Для увеличения толщины модифицируемой зоны производят совмещение ионной имплантации с другими процессами, например, используют ионно-лучевое перемешивание элементов, нанесенных заранее на поверхность мишени в виде тонких пленок. Этот метод носит название метода ионного перемешивания (Ion Mixing). Другим методом является осаждение на мишень химических элементов непосредственно в ходе имплантации путем распыления или термического испарения в вакууме (для этого используют дополнительные ионные и электронные источники). Такой совмещенный процесс, при котором ионный пучок перемешивает осаждающиеся на поверхность мишени элементы, называют ионно-ассистированным осаждением (Ion Beam Assisted Deposition). При этом происходит образование увеличенного по протяженности легированного слоя при очень высокой адгезии (сцеплении этого слоя с поверхностью мишени). Тем не менее, увеличение глубины воздействия на свойства материалов остается одной из основных проблем ионной имплантации. Совмещение ионно-лучевой обработки с другими методами позволяет несколько увеличить толщину модифицируемого слоя, но за счет существенного усложнения и удорожания процесса.
В связи с последним замечанием особую актуальность приобретают интенсивно исследуемые в последнее время эффекты дальнодействия при ионной бомбардировке [3-6,9,12], позволяющие существенно увеличить глубину модифицируемой зоны, что особенно важно для разработки методов модификации поверхностных свойств конструкционных материалов.
Первым промышленным приложением метода ионной имплантации явилось ее включение в технологический процесс изготовления МОП-транзисторов (со структурой типа металл-оксид-полупроводник) [8]. Эта область применения ионной имплантации и в настоящее время является одной из основных.
До привлечения ионно-лучевой технологии существовала следующая проблема. Скорость переключения МОП-транзисторов, полученных по диффузионной технологии (т.е. путем диффузионного введения примесей), ограничена паразитной емкостью, возникающей из-за перекрытия областей истока и стока затвором (рис.6,a). Вследствие неточностей совмещения масок и боковой диффузии (т.е. диффузии за край маски) это перекрытие не удается снизить до уровня менее 1 мкм. Ионная имплантация позволяет простым способом добиться более высокой точности. Электрод затвора при этом используют в качестве маски для имплантации (рис.6,б). Области истока и стока формируются диффузией до имплантации таким образом, что они несколько удалены от затвора. Совмещение производится путем имплантации ионов бора. Области истока и стока в результате расширяются до границы затвора.
|
|
Рис.6. Схема МОП-транзистора: обычное сильное перекрытие стока затвором (a); совмещение стока и затвора (б) с помощью ионной имплантации
Микроэлектронные схемы на основе МОП транзисторов, обладающие экстремально низким потреблением энергии и высокой плотностью упаковки, широко используются, в частности, в электронных часах и запоминающих устройствах большой емкости. Большая часть схем электронных часов в настоящее время выполняется с использованием МОП-технологии.
Другим применением ионной имплантации в микроэлектронике является получение микрорезисторов с очень высоким значением электросопротивления, на 2-3 порядка более высоким, чем у резисторов, изготавливаемых диффузионным методом, при существенно меньшем разбросе свойств. Ионно-легированные резисторы обладают, кроме того, повышенной линейностью и низким уровнем шумов.
Одной из самых ранних областей применения ионной технологии является изготовление солнечных батарей, которые до сих пор применялись в основном лишь на космических аппаратах. Преимущества этого метода перед диффузионным были продемонстрированы еще в 1966 году В.М.Гусевым и др., а также В.Дж.Кингом (W.J.King) и др. Производительность отечественных установок серий ИЛУ уже тогда достигала 0.5 м2 за 100 мин. Средний К.П.Д. фотоэлектронных преобразователей (ФЭП) достигал 13.0 % по сравнению 10.5 % у диффузионных. Кроме того, ток короткого замыкания у ионно-легированных ФЭП был на 15-18% выше, чем у диффузионных.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
