Ionenimplantation

ISBN-13: 9783519032069 / Niemiecki / Miękka / 1978 / 366 str.

Heiner Ryssel; Ingolf Ruge

Opis

In den letzten Jahren erschienen bereits mehrere Bucher zum Thema Ionenimplanta tion, die sich fast ausschliesslich an auf dem Gebiet der Ionenimplantation tatige Wissenschaftler wenden und deshalb der Theorie einen sehr breiten Raum einraumen. Im Gegensatz hierzu wendet sich das vorliegende Werk weniger an den Implanta tionsfachmann, sondern mehr an Forscher und Entwickler in Industrie, F or schungslaboratorien und Hochschulen, die an der Ionenimplantation als neuem Hilfsmittel zur Veranderung von Materialeigenschaften interessiert sind und wissen wollen, ob die Ionenimplantation fur ihr Problem anwendbar ist. Bei einer solchen Ausrichtung muss deshalb nach unserer Meinung neben einem kurzen Abriss der theoretischen Grundlagen vor allem die Behandlung von Problemen bei der Anwendung der Implantation im Vordergrund der Darstellung stehen, wovon hier zum Beispiel genannt seien die elektrische Aktivierung implantierter Ionen, Diffusionseffekte sowie die Diskussion der hauptsachlich verwendeten Mess methoden zur Untersuchung implantierter Schichten, die apparativen Anforderungen an Beschleunigungssysteme und naturlich zahlreiche Beispiele zur Anwendung der Ionenimplantation. Die Schwerpunkte des Buches liegen bei der Dotierung von Halbleitern durch Ionenimplantation, da dies zur Zeit und wahrscheinlich noch sehr lange ihre Hauptanwendung sein wird; dennoch wird von Fall zu Fall auf die weiteren Moglich keiten der Implantation eingegangen."

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Eigenschaften und Möglichkeiten der Ionenimplantation.- 1.2 Historischer Rückblick.- 2 Grundlagen der Ionenimplantation.- 2.1 Reichweite von Ionen in Festkörpern.- 2.1.1 Abbremsung durch Kernstöße.- 2.1.2 Elektronische Abbremsung.- 2.1.3 Reichweiteverteilung.- 2.2 Strahlenschäden in Festkörpern.- 2.2.1 Struktur von Defekten.- 2.2.2 Anzahl der versetzten Atome.- 2.2.3 Reichweiteverteilung von Strahlenschäden.- 2.2.4 Bildung von amorphen Schichten.- 2.3 Der Channeling-Effekt.- 2.3.1 Kritischer Winkel.- 2.3.2 Channeling-Profile.- 3 Probleme bei der Implantation in reale Festkörper.- 3.1 Wirkung und Ausheilen von Strahlenschäden.- 3.1.1 Erzeugung von Defekten.- 3.1.2 Veränderung von Materialeigenschaften.- 3.1.3 Rekristallisation von Strahlenschäden.- 3.2 Elektrische Aktivierung implantierter Ionen.- 3.2.1 Isochronales Ausheilen.- 3.2.2 Isothermisches Ausheilen.- 3.3 Reichweiteverteilung in Zweischichtstrukturen.- 3.4 Maskierungsschichten.- 3.4.1 Kontaktmaskierung.- 3.4.2 Projektionsmaskierung.- 3.4.3 Randeffekte.- 3.5 Laterale Streuung.- 3.6 Passivierungsschichten.- 3.6.1 Passivierung während der Implantation.- 3.6.2 Sekundärimplantation.- 3.6.3 Passivierung gegen Ausdiffusion.- 3.7 lonenzerstäubung während der Implantation.- 3.7.1 Zerstäubungsrate.- 3.7.2 Profilveränderung durch Ionenzerstäubung.- 3.8 Diffusion.- 3.8.1 Thermische Diffusion.- 3.8.2 Temperung in oxidierender Atmosphäre.- 3.8.3 Strahlungsbeschleunigte Diffusion.- 3.8.4 Andere Diffusionseffekte.- 3.9 Probenerwärmung.- 4 Ionenimplantationsapparaturen.- 4.1 Ionenquellen.- 4.1.1 Glühkathodenquellen.- 4.1.2 Hochfrequenzionenquellen.- 4.1.3 Penning-Quellen.- 4.1.4 Andere Ionenquellen.- 4.1.5 Der Betrieb von Ionenquellen.- 4.2 Beschleunigung und Fokussierung.- 4.2.1 Beschleunigung.- 4.2.2 Fokussierung.- 4.2.3 Feinfokussysteme.- 4.2.4 Beispiele von Ionenbeschleunigern.- 4.3 Strahlanalyse.- 4.3.1 Magnetische Separation.- 4.3.2 Wienfilter.- 4.3.3 Auflösungsvermögen.- 4.4 Strahlablenkung und Homogenität.- 4.5 Probenkammer.- 4.5.1 Strommessung.- 4.5.2 Probenorientierung.- 4.5.3 Heizung und Kühlung.- 4.5.4 Beispiele von Implantationskammern.- 4.6 Vakuum.- 5 Meßmethoden zur Untersuchung ionenimplantierter Schichten.- 5.1 Anätzen von pn-Übergängen.- 5.2 Bestimmung des Leitungstyps.- 5.3 Kapazität-Spannung-Messung.- 5.3.1 Grenzen der Methode.- 5.3.2 Meßverfahren.- 5.4 Schichtwiderstandsmessungen.- 5.4.1 Vierspitzenmessung.- 5.4.2 Widerstandsstrukturen.- 5.5 Halleffektmessungen.- 5.5.1 Van-der-Pauw-Struktur.- 5.5.2 Profilmessung.- 5.5.3 Schichtabtragetechnik.- 5.6 Messung des Ausbreitungswiderstandes.- 5.7 Strom-Spannung-Messung.- 5.7.1 pn-Charakteristik.- 5.7.2 Bestimmung der Minoritätsträgerlebensdauer.- 5.8 Analyse implantierter Schichten mit energiereichen, leichten Ionen.- 5.8.1 Rutherford-Rückstreuung.- 5.8.2 Channeling und Gitterplatzlokalisierung.- 5.8.3 Ioneninduzierte Röntgenstrahlung.- 5.8.4 Ioneninduzierte Kernreaktion.- 5.9 Aktivierungsanalyse.- 5.10 Sekundärionen-Massenspektroskopie.- 5.11 Weitere Meßverfahren.- 5.12 Vergleich der verschiedenen Meßmethoden.- 6 Eigenschaften ionenimplantierter Halbleiterschichten.- 6.1 Implantation in Silicium.- 6.1.1 Aluminium.- 6.1.2 Antimon.- 6.1.3 Arsen.- 6.1.4 Bor.- 6.1.5 Gallium.- 6.1.6 Indium.- 6.1.7 Phosphor.- 6.1.8 Implantation anderer Elemente.- 6.1.9 Getterung.- 6.1.10 Oxidation von implantiertem Silicium.- 6.2 Implantation in Germanium.- 6.3 III-V-Halbleiter.- 6.3.1 Galliumarsenid.- 6.3.2 Andere III-V-Halbleiter.- 6.3.3 Isolation durch Ionenbeschuß.- 6.4 Implantation in II-VI- und IV-VI-Halbleiter.- 6.5 Siliciumkarbid.- 7 Bauelemente.- 7.1 MOS-Bauelemente.- 7.1.1 Selbstjustierendes Gate.- 7.1.2 Absenkung der Einsatzspannung.- 7.1.3 Verarmungstransistoren.- 7.1.4 Komplementäre MOS-Transistoren.- 7.1.5 Ladungsgekoppelte Bauelemente.- 7.2 Widerstände.- 7.2.1 Widerstandsbereich.- 7.2.2 Temperaturkoeffizient.- 7.2.3 Linearität.- 7.3 Dioden.- 7.3.1 Kapazitätsdioden.- 7.3.2 IMPATT-Dioden.- 7.3.3 Silicium-Multidioden-Target.- 7.3.4 Solarelemente.- 7.3.5 Kernstrahlungsdetektoren.- 7.3.6 Photodioden.- 7.3.7 Lumineszenz- und Laserdioden.- 7.4 Bipolare Transistoren.- 7.5 Feldeffekttransistoren.- 7.6 Verschiedene Halbleiterbauelemente.- 8 Implantation in Nichthalbleiter.- 8.1 Implantation in Metalle.- 8.1.1 Korrosion.- 8.1.2 Untersuchung von Reaktormaterialien.- 8.1.3 Veränderung mechanischer Oberflächeneigenschaften.- 8.1.4 Herstellung supraleitender Verbindungen.- 8.2 Implantation in optische Materialien.- 8.3 Weitere Anwendungen der Implantation auf Nichthalbleiter..- 9 Anhang.- 9.1 Daten von Halbleitern und Isolatoren.- 9.2 Diffusionskoeffizienten.- 9.3 Löslichkeiten von Elementen in Silicium und Germanium.- 9.4 Reichweitetabellen.- 9.5 Häufigkeit der Isotope.- 9.6 Dampfdruck.- 9.7 Fehlerfunktion.- 10 Literatur.- Bücher und Übersichtsartikel.- Bibliographien.- Konferenzberichte.- Fachartikel.