微电子工艺答案第四章离子注入习题参考答案

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电子阻止即电子碰撞,是注入离子与靶内自由电子以及 束缚电子之间的相互碰撞。因离子质量比电子大很多,每次 碰撞离子能量损失很少,且都是小角度散射,且方向随机, 故经多次散射,离子运动方向基本不变。
在一级近似下,核阻止本领与能量无关;电子阻止本领 与能量的平方根成正比。
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4. 写出离子注入设备的各个组成部分,并解释质量分析器的 工作原理? 组成部分:离子源、质量分析器、加速系统、中性偏移器、 聚焦系统、偏转扫描系统、工作室 质量分析器的工作原理:见课件
或者对于给定的具有荷质比为 eo 的离子,可通过调节磁场B 使
之满足下式,从而使该种离子通过光阑2。
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B
2V a eor 2
2
其余的离子则不能通过光阑2,由此达到分选离子的目的。
另外,若固定 r 和Va ,通过连续改变B ,可使具有不同荷 质比的离子依次通过光阑 2,测量这些不同荷质比的离子束流 的强度,可得到入射离子束的质谱分布。
N (xRp)N max 2 N sR P0 .4 R N Ps
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6. 离子注入并在低于热扩散的温度下退火后,杂质纵向分布 为什么会出现高斯展宽与拖尾现象?
a) 离子注入后会对晶格造成简单晶格损伤和非晶层形成; b) 损伤晶体空位密度大于非损伤晶体,且存在大量间隙原
子和其他缺陷,使扩散系数增大,扩散效应增强; c) 故,虽然热退火温度低于热扩散温度,但杂质的扩散也
第四章 离子注入习题参考答案
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1. 试叙述离子注入掺杂技术与常规热扩散掺杂技术的不同之 处。
1)掺杂纯度高; 2)注入剂量范围宽,同一平面内杂质分布的均匀性精度在
±1%以内; 3)不受固溶度限制、掩模材料范围大; 4)可精确控制掺杂的浓度分布和掺杂深度; 5)掺杂温度低,可避免产生热缺陷; 6)横向扩散效应小; 7)易于实现化合物半导体的掺杂; 8)可通过氧化硅膜进行注入,可有效防止污染。
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2. 离子注入技术的实施过程中包括注入和退火两个基本工艺 过程。试描述退火工艺过程的工艺目的。 答 :所谓退火,是一个工艺过程:将完成离子注入的硅片置 于特定的温度下,经过适当时间的热处理,则可达到两个目 的。第一个目的是使硅片由于高能离子注入而产生的表层晶 格损伤部分地或绝大部分得到消除;另一个目的是使处于电 离状态的掺杂离子得到激活还原为受主或施主状态,从而使 少数载流子的寿命、迁移率得到恢复。
是非常明显的,出现高斯展宽与拖尾现象。
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5. 注入离子在无定形靶纵向服从何分布,有何特点?
服从高斯分布:
N(x)Nmaxexp12xRRpp
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特点
1)在 x = RP 处的两边,注入离子浓度对称地下降,且下 降速度越来越快。
2)注入剂量为
N s0N (x)d x2N m aR x p
3)最大浓度Nmax位置在样品内的平均投影射程处
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质量分析器工作原理
洛伦兹力
Fm evB 向心力
mv 2 Fa R
进入质量分析器
前的离子能量 E eVa
进入质量分析器 后的离子能量
E 1 mv2 2
光阑1
v
B
Fm r
光阑2Βιβλιοθήκη Baidu
1
1
rm eBv2emB2Va 2
e2oVBa2
2
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从上式可知,满足荷质比
eo
2Va r2B2
的离子可通过光阑2。
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3. 离子在靶内运动时,损失能量可分核阻止和电子阻止,解 释什么是核阻止、电子阻止?在一级近似下,两种阻止本领 与注入离子能量具有何关系?
答:核阻止即核碰撞,是注入离子与靶原子核之间的相互碰 撞。因两者质量是一个数量级,一次碰撞可以损失较多能量, 且可能发生大角度散射,使靶原子核离开原来的晶格位置, 留下空位,形成缺陷。
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