Defekt Engineering und MeV Ionenimplantation

 

Motivation

Ionen Implantation im Energiebereich von einigen keV bis zu MeV ist eine etablierte Technik in der modernen Bauelementetechnologie. Während der Ionenimplantation in ein kristallines Halbleitersubstrat (das wichtigste ist Si) wird ein Strahlenschaden auf der gesamten Trajektorie des implantierten Ions erzeugt. Dieser Strahlenschaden kann auf konventionelle Weise durch eine thermische Behandlung bei hoher Temperatur ausgeheilt werden. In künftigen Technologieen für hochintegrierte Bauelemente ist dieser Weg jedoch begrenzt durch die gleichzeitig stattfindende Diffusion der implantierten Atome und die Veränderung der hergestellten Strukturen.
Deshalb wird die genaue Kenntnis über die erzeugeten Strahlenschäden, ihre Bewegung, gegenseitige Beeiflussung, Rekombination und Agglomeration immer wichtiger. Durch eine intelligente Ionenimplantation kann die Bildung von Strahlenschäden vermieden werden, oder gebildete Schäden können so „gegettert“ werden, daß sie die Bauelemente nicht negativ beeinflussen.
 
 

Ziel

Untersuchung von Strahlendefekten in Si nach MeV Ionenimplantation und thermischer Ausheilung. Entwicklung von optimalen Prozeßparametern für die Ionenimplantation bei niedrigen Ionendosen (Dotierungsimplantation) und bei Anwendung hoher Ionendosen (Ionenstrahlsynthese).
 
 

Untersuchungsmethoden

Für Strahlenschäden und strukturelle Veränderungen in der implantierten Schicht:

  • Cross section transmission electron microscopy (XTEM)
  • Rutherford backscattering / Channeling (RBS/C)
  • Metal gettering at radiation damage and detection by secondary ion mass spectrometry (SIMS)
 

Elektrische Messungen:

  • Spreading resistance profiling (SRP)
 
 

Ergebnisse

Defekte wurden entdeckt in einer Tiefe, die etwa der halben projezierten Reichweite der Ionen entspricht (RP/2 effect, see R. Kögler, R.A. Yankov, J.R. Kaschny, M. Posselt, A.B. Danilin and W. Skorupa, Nucl. Instrum and Meth. B142 (1998) 493 - 502).
Eine Vorstufe der Si-C Bildung  wurde gefunden bei der Ionenstrahlsynthese von SiC Schichten in Si, die durch C Implantation in Si hergestellt werden (see P. Werner, S. Eichler, G. Mariani, R. Kögler and W. Skorupa, Appl. Phys. Lett. 70 (1997) 252 ).
 
 

Kontakte

Dr. R. Kögler R.Koegler@hzdr.de
A. Peeva A.Peeva@hzdr.de
 
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