3. Внутреннее геттерирование. Геттером может служить преципитаты SiO_x и комплексы дислокаций, присутствующие в объеме кремниевой подложки после имплантации в нее кисло­рода. Воздействие этих преципитатов на дислокации приводит к тому, что последние действуют в качестве стока для примесей тяжелых металлов, при этом поверхностные области освобож­даются от дефектов.

9.7. Эффекты, используемые в технологии сбис

При высокой дозе имплантированного азота скорость окис­ления кремния уменьшается из-за образования нитрида крем­ния, тогда как появление дефектов, вводимых при имплантации В, Ar, As, Sb может привести к увеличению скорости окисления. С помощью этих эффектов можно изменять толщину оксида в различных областях СБИС.

В другом случае оксиды с поврежденной поверхностью ис­пользуются для уменьшения толщины маски по краям вытрав­ленных в маске окон, при этом поверхностная область стравли­вается быстрее, чем бездефектные участки.

9.7.1. Оборудование для ионной имплантации

Магнитный масс-спектрометр предназначен для формирова­ния пучка легирующих ионов, электрометр - для измерения величины имплантированного потока конов. Маски для ион­ной имплантации могут быть изготовлены из любых материа­лов, используемых в технологии СБИС (фоторезист, нитриды, оксиды, поликремний и др.).

Управление дозой при ионной имплантации затруднено ря­дом факторов. Это наличие потока нейтральных частиц, обмен энергией ионов с молекулами газов, вторичная электронная эмис­сия из подложки, эффект обратного ионного распыления.

Для ликвидации последствий действия этих факторов ис­пользуют следующие технические приемы. Нейтральные моле­кулы отсеивают с помощью масс-спектрометра (его магнитное поле не отклоняет нейтральные частицы, и они не попадают в апертурную диафрагму). Кроме этого, в камере поддерживается

достаточно высокий вакуум, предотвращающий процесс нейт­рализации ионов. Вторичную электронную эмиссию подавляют, располагая около подложки ловушку Фарадея.

Во избежание загрязнений поверхности кремния вследствие полимеризации углеводородов ионную имплантацию проводят через оксидную пленку, которую затем удаляют.

Для корректного теоретического расчета профиля, особенно для больших значений энергий пучков ионов, используют два объединенных распределения Гаусса:

(9.5)

где D - поглощенная доза, R_m - модальная длина пробега (аналог про­екционной длины пробега при Гауссовом распределении), ΔR₁ ΔR₂ -флуктуации первого и второго распределения, AR_t = AR₁ при x>R_m, ΔR_i =ΔR₂ при x≤R.

Рис. 9.5. Профиль распределения примеси при ионной имплантации бора различных энергий в кремний

Рис. 9.5. Теоретические профили, рассчитанные по приближению Пирсона с 4 параметрами и распределению Гаусса, и измеренные профили при ионной имплантации бора в кремний без проведения

отжига

9.7.2. Механизм проникновения ионов в подложку Распределение внедренных атомов по глубине подложки оцени­вается с помощью симметричной функции распределения Гаусса:

(9.6)

316

Максимизируем ее на расстоянии х = R_p

(9.7)

через дозу

(9.8)

где R - общая длина пробега; R_p - проецированная длина пробега; ΔR_p - флуктуации величины.

Оказалось, что экспериментальные профили не симметрич­ны. Для учета несимметрии необходимо более тщательное ис­следование профилей распределения ионов.

9.8. Дефекты ионного легирования и способы их устранения

9.8.1. Ионное каналирование

Эффект каналирования наблюдается при попадании иона в свободное пространство между рядами атомов. Как только ион попадает в это пространство, на него начинают действовать по­тенциальные силы атомных рядов, направляющие его в центр канала. В результате этого ион продвигается на значительные расстояния. Такой ион постепенно теряет энергию за счет сла­бых скользящих столкновений со стенками канала и, в конце концов, останавливается. Расстояние, проходимое ионом в ка­нале, может в несколько раз превышать длину пробега иона в аморфной мишени.

Эффект каналирования характеризуется наличием «хвостов» концентрации внедряемых ионов, выявляемых с помощью мето­да масс-спектрометрии вторичных ионов и «хвоcтов» концент­рации свободных носителей зарядов, обнаруживаемых при про­ведении электрических измерений. Попытки устранения эфек-та каналирования путем ориентации кремниевой монокристал-