 | Ионное внедрение |  |
Введение примесных атомов внутрь твердого тела бомбардировкой его поверхности ускоренными ионами
Анимация Описание Ионное внедрение (ионное легирование, ионная имплантация) - введение примесных атомов внутрь твердого тела бомбардировкой его поверхности ускоренными ионами. Средняя глубина проникновения ионов в мишень тем больше, чем больше энергия ионов (ионы с энергиями eн»10-100 кэВ проникают на глубину 0,01-1 мкм). При бомбардировке монокристаллов глубина проникновения частиц вдоль определенных кристаллографических осей может быть во много раз больше, чем в других направлениях (каналирование частиц). При интенсивной бомбардировке ионному внедрению препятствует катодное распыление мишени, а также диффузия внедренных ионов к поверхности и их выделение с поверхности (ионная эмиссия). Существует максимально возможная концентрация внедренных ионов, которая зависит от химической природы иона в мишени, а также от температуры мишени. Пучок положительных ионов впервые получил в 1910 г. Дж. Дж. Томсон. Он же исследовал воздействие на траекторию пучка электростатического и магнитного полей и открыл, что отклонение ионов в однородном магнитном поле обратно пропорционально их массе. Развитие техники ионных пучков тесно связано с развитием атомной физики. Наиболее важным техническим применением ионных пучков явилось ионное легирование полупроводниковых материалов, идея которого была предложена В. Шокли в 1954 г. Временные характеристики Время инициации (log to от -15 до -10); Время существования (log tc от -10 до 1); Время деградации (log td от -13 до -10); Время оптимального проявления (log tk от -2 до 0). Диаграмма: 
Технические реализации эффекта Техническая реализация эффекта Техническая реализация эффекта представлена рис. 1. Ионное внедрение в монокристалл Рис. 1 Обозначение: 1 - монокристалл; 2 - атомарно-молекулярный слой внедренных ионов; 3 - источник потока ионов; 4 - поток ионов. Экспериментальное оборудование. Устройства для ионного легирования по физико-химическим данным среди электрофизических приборов занимают промежуточное положение между измерительными масс-спектрометрами и производственными электромагнитными сепараторами изотопов. Основными блоками электронно-лучевой установки являются (рис. 2): источник ионов 1, вакуумная камера 2, магнитный анализатор секторного типа 3, вакуумная система 4, блоки электрического питания 5 и приемник ионов 6. Пучок ионов обозначен цифрой 7. Источник ионов состоит из камеры, в которой производится ионизация паров легирующих элементов, экстрагирующего ионы зонда, электростатической фокусирующей линзы и ускоряющего электрода, сообщающего ионному пучку требуемую энергию. Установка для ионного внедрения Рис. 2 Применение эффекта Ионное внедрение используется для легирования полупроводников с целью создания р-n переходов, гетеропереходов, омических низкоомных контактов, при введении в полупроводниковые материалы дополнительных химических элементов с целью получения аномальных свойств, например, температурных зависимостей электропроводности. Ионная имплантация позволяет вводить примеси при низкой температуре, в том числе примеси с малым коэффициентом диффузии, создавать перенасыщенные твердые растворы. Ионное внедрение обеспечивает точную дозировку вводимой примеси, высокую чистоту (сепарация пучка ионов по массе), локальность, а также возможность управления процессом с помощью электрических и магнитных полей. Литература  1. Физическая энциклопедия.- М.: Советская энциклопедия, 1990.- Т.2.- С.197-199.
2. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупровлдниковых приборов.- М.: Высшая школа, 1974. |