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離子注入的阻滯機制

點(diǎn)擊量:948 日期:2023-10-07 編輯:硅時(shí)代

當離子轟擊進(jìn)入硅襯底后,與晶格原子碰撞將逐漸失去能量,最后停留在硅襯底內。有兩種阻滯機制,一種是注入的離子與晶格原子的原子核發(fā)生碰撞,經(jīng)過(guò)這種碰撞將引起明顯的散射并將能量轉移給晶格原子,這種過(guò)程稱(chēng)為原子核阻滯,在這種“硬”碰撞過(guò)程中,晶格原子可以獲得足夠的能量而從晶格束縛能中脫離出來(lái),這將引起晶體結構的混亂和損傷。另一種阻滯過(guò)程為入射離子與晶格電子產(chǎn)生碰撞,在電子碰撞過(guò)程中,入射離子的路徑幾乎不變,能量轉換非常小,而且晶體結構的損傷也可以忽略。這種“軟”碰撞稱(chēng)為電子阻滯??傋铚?,即離子在襯底內移動(dòng)單位距離時(shí)的能量損失,可以表示為:

Stotal=Sn+Se

其中,Sn為原子核阻滯力;Se為電子阻滯力。圖1說(shuō)明了阻滯機制,圖2則顯示了阻滯力與離子速率的關(guān)系。

圖1 不同的阻滯示意圖

圖2 阻滯機理與離子速率的關(guān)系

離子注入過(guò)程的離子能量范圍從極淺結(Ultra-Shallow Junction,USJ)的0.1keV低能量到阱區注入的1MeV高能量,這個(gè)能量范圍如圖2中的I區域所示。從圖的最左邊可以看出對于低能量與高原子序數的離子注入過(guò)程,主要的阻滯機制為原子核阻滯。對于高能量、低原子序數的離子注入,電子阻滯機制比較重要。

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