Реферат: Высокоинтенсивный ионный синтез

Высокоинтенсивный ионный синтез .


К.Д. Демаков , В.А. Старостин , С.Г. Шемардов


РНЦ “Курчатовский Институт” ,123182, Москва ,пл.Курчатова,д.1,e-mail:vastarostin@mail.ru


Введение .


Важное значение имеет теоретическое и экспериментальное изучение поведения различных примесей в кремнии при режимах радиационного ускорения диффузии , приводящих к аномально глубокому проникновению ионов в мишень . Данный доклад посвящен изучению влияния тока ионного пучка на распределение примесей по глубине .


Эксперимент .


Опыты по облучению проводились на ионнолучевом ускорителе ИЛУ-3 [ 1 ]. Для нагрева мишени в процессе облучения был разработан специальный высокотемпературный приемник ионов. В качестве мишени был выбран монокристаллический кремний. Имплантация проводилась ионами таллия с энергией 20 кэВ при температуре подложки 1200 0С токами 0.4 и 1 А/м2 . Профиль залегания таллия по глубине определяли методом Резерфордовского обратного рассеяния ( РОР ) . На рисунке 1 приведены экспериментальные профили залегания таллия . Для сравнения , на рисунке 2 приведены профили залегания мышьяка в кремнии ( 40 кэВ , 1050 0С ) при токах 0.1 и 0.4 А/м2 из нашей работы [ 2 ] .


^ Теоретическая модель.


Для объяснения дрейфа примеси на глубину, сильно превышающую ее пробег при имплантации, была применена модифицированная в [ 4 ] и развитая в [ 57 ] модель В.В. Белошицкого для этого процесса [ 3 ] :

na /  t = Da 2na/ x2  na nvkcap + ncndkact +

+ j0exp((Rp x + x0)2/ 2Rp2 ) / 2 Rp (1)


nc/t=nanvkcapncndkact (2)


nd/t=Ddv2nd/x2ncndkactnvndkann+j0Nd(Rpx+x0) (3)

nv/t=Ddv2nv/x2nanvkcapnvndkann+j0Nd(Rpx+x0) (4)


X0=vbt , N=5.04*1022 сm3 , d=3.52*1016 сm2 ,


где (х) - единичная ступенька, N - плотность ядер кремния , d - ориентировочное сечение образования дефекта , Rp и Rp - пробег иона и его разброс и , наконец, Da , Ddv , kcap , kact, kann- свободные параметры модели с очевидным физическим смыслом коэффициентов диффузии примеси и пар дефект- вакансия и скоростей квазихимических реакций захвата примеси вакансиями, активации примеси междоузлиями и взаимной аннигиляции вакансий и междоузлий соответственно .


^ Результаты моделирования .


Система уравнений (1)-(4) решалась численно на ЭВМ методом конечных разностей . Значения свободных параметров модели подбирались методом наименьших квадратов так, чтобы наилучшим образом соответствовать экспериментальным профилям . Результаты расчетов приведены в таблице . Из таблицы видна антикорреляция по всем параметрам в токовой зависимости между ионами таллия и мышьяка . Интересно также сравнить рисунок 1 с профилями залегания мышьяка при других температурах из наших работ [ 2,8 ] .


Таблица . Подогнанные параметры модели .

Ion
A/m2

Da , Ddv , 1011 cm2/s

Kcap,Kact,Kann, 1023 cm3/s
Tl
1.0

1.851 0.436

1.122 7.943 0.621
Tl
0.4

2.339 0.328

2.726 10.210 1.498
As
0.4

0.540 0.063

0.889 8.321 5.795
As
0.1

0.169 0.204

2.355 7.421 2.609


Р
исунок 1. Профили залегания ионов таллия при токах пучка 0.4 и

1 А/м2 ( пунктир ) .


Р
исунок 2. Профили залегания ионов мышьяка при токах пучка 0.1 и

0.4 А/м2 ( пунктир ) .


Список литературы .


[ 1 ] В.М. Гусев , Н.П. Бушаров , С.М. Нафтулин , А.М. Проничев , ПТЭ ,

4, ( 1969 ) , с. 19-25 .

[ 2 ] К.Д. Демаков,В.А. Старостин,С.Г. Шемардов , ЖТФ , (2002) , том 72,

вып.10 , с. 131-133 .

K.D. Demakov,V.A. Starostin,S.G. Shemardov , Technical Physics ,

vol. 47 , No. 10 , ( 2002 ) , pp. 1333-1336 .

[ 3 ] P.A.Aleksandrov,E.K.Baranova,V.V. Beloshitsky,K.D.Demakov,V.A.Starostin,

”Rad.Eff.”,v.88,pp.249-255,1986.

[ 4 ] В.А. Старостин, ФиХОМ, 5 , (1999), с.104-105.

[ 5 ] В.А. Старостин, ФиХОМ, 2 , (2000), с. 83-85.

[ 6 ] В.А. Старостин, Кинетика ионов иттербия, имплантируемых в кремний ,

Аннотация доклада на XV Международную конференцию Взаимодействие

ионов с поверхностью,27-31августа 2001 , Звенигород, том 2 , с. 201.

[ 7 ] V.A. Starostin , Surface and CoatingsTechnology , (2002) , vol. 158-159 ,

pp. 234-237 .

[ 8 ] К.Д. Демаков , В.А. Старостин, ЖТФ , том 71 , вып. 4 , ( 2001 ) , с.128-129 .

K.D. Demakov,V.A. Starostin, Tech. Phys.,vol. 46, ( 2001 ) , p. 490 .


Установка для высокоинтенсивного ионного легирования .


Предлагаются широкие возможности по управлению физическими свойствами поверхностных слоев различных материалов в задачах :

микроэлектроники ;

моделирования мощных радиационных воздействий на материалы ;

изучения радиационно-ускоренной диффузии ;

микромеханики ( в частности трибологии ) ; и

создания ВТСП материалов с высокой критической температурой и/или током ( т.к. такие материалы актуальны при проектировании супер - компьютеров нового поколения и в целом ряде других задач ) .