Распределение примеси в двухслойной мишени

Распределение примеси в интегральных структурах

В планарной технологии внедрение ионов проводится локально с использованием масок из различных материалов. Чаще всего маской служит слой диоксида или нитрида кремния. Используются также
металлы, например, молибден и вольфрам, пленки фоторезиста. Ясно, что для защиты кремния необходимо знать, какой должна быть толщина маскирующей пленки.

Кроме того, для предотвращения каналирования внедрение ионов часто проводят через тонкий слой аморфного диэлектрика (SiO₂, Si₃N₄), который в этом случае служит рассеивающим слоем, т.е. поток ионов в сам полупроводник внедряется уже под некоторым углом к поверхности, так что кристалл для этих ионов представляет собой как бы аморфное образование. В этом случае необходимо учесть влияние второго слоя на распределение ионов.

Для точного вычисления профилей такого распределения нужно либо пользоваться методом Монте-Карло, либо решать транспортное уравнение Больцмана. Оба метода сложны и требуют неоправданно больших затрат машинного времени. Для практических задач можно использовать простой прием, пригодный для материалов, имеющих близкие атомные номера и массы, как в случае SiO₂ и Si₃N₄ для кремния. Считая распределение гауссовым, предполагается, что пробеги в каждом из этих слоев известны. В маскирующем слое толщиной d₁
будет находиться количество примеси F₁,

В полупроводник попадает примесь, количество которой равно
F₂ = F – F₁. Если толщину полупроводника d₂ выбрать так, чтобы в ней содержалось количество примеси F₁, как и в маскирующем слое, то для такой ситуации

Очевидно,

а значит,

Отсюда толщина слоя кремния d₂, эквивалентного по количеству примеси диэлектрику, равна

В результате распределения примеси в маске и в полупроводнике определяются выражениями

Следует отметить, что на границе двух фаз из-за различий в тормозной способности кремния и диэлектрика концентрация примеси должна изменяться скачком (рис.3.19).