文档介绍：离子注入实验报告
离子注入简介
离子注入是一种将离子在电场里加速，并嵌入到另一固体的材料科学。这个过程用于改变该固体的物理、化学或电子性质。离子注入用在半导体器件制。有较高的诱变几率。
2．离子注入（半导体）的缺点
（1）设备复杂，价格昂贵
（2）不可避免地产生各种缺陷
（3）制作深结有一定的困难
离子注入表征
射程、平均投影射程和标准偏差
射程：入射离子在把材料中所经过的路程
投影射程：入射离子在把材料中的最后位置在入射方向的投影长度。用Xp表示，如图2所示。
图2 入射离子运动示意图
平均投影射程：大量离子投影射程的平均值。用Rp表示。
标准偏差∆Rp： ∆Rp=(Xp-R p)2N . . . . . .（N为入射离子总数）
离子注入分布
离子经过一系列碰撞后停留在表面以下某一位置的几率称为离子注入的分布。
（1）用高斯分布来描述离子注入分布
Nx=Nmaxexp⁡([-(x-Rp2∆Rp)2])
Nmax=D2π∆Rp，D――杂质注入剂量(杂质面密度)。
Rp、∆Rp与离子和靶材料的种类以及离子能量有关，可以通过查表得到。
（2）结深
PN结到样品表面的距离。即满足N(x)＝衬底掺杂浓度的x。由于N(x)随x的变化非常剧烈，可以用下式估算结深：
xj=R p+4∆R p
离子注入引起的损伤
离子入射到靶材料中，与晶格原子发生多次猛烈碰撞，使原子从它们的晶格位置上产生位移并获得能量。离子和移位原子和其它原子继续发生碰撞。这样在离子路径上产生了高畸变区。当入射离子的面密度（入射离子剂量）达到一定值时，畸变区重叠形成非晶层。
离子注入引起的点缺陷
（1）空位
（2）空位和半导体原子的复合体
（3）“空位－氧原子”复合体
（4）双空位
这些缺陷都有一定的能级。其能级可以通过测量得到。
临界剂量
刚刚能产生非晶层时的入射离子的剂量（面密度）称为临界剂量。
临界剂量与入射粒子的种类、靶材料等因素有关。一些离子注入硅的临界剂量如下表：
表1一些离子注入硅的临界剂量
注入离子
B
Al, P
Ga, As
In, Sb
Ti, Bi
临界剂量/1014cm-2
200
5
2
1

离子注入损伤分布
某一点损伤的密度与该点入射离子淀积给靶材料的能量密度成正比的。因此可以通过计算离子在靶内的能量淀积分布函数来表征离子注入引起的损伤分布。
有不同的方法计算离子注入损伤。结果表示也不尽相同。
可以用高斯分布来表示能量淀积函数E(x)的分布。
Ex=Emaxexp⁡([-(x-xD2∆RD)2])
其中Emax=XD2π∆XD, XD和∆XD为损伤分布的的投影射程和标准偏差。XD一般小于Rp；与离子的质量、能量等因素有关。
离子注入样品的退火
退火及其作用
将样品加热到一定温度，并且保持一定时间的工艺称为退火。退火工艺有着广泛的应用。在一定的高温下，离子注入样品中的稳定的缺陷群可以分解成结构比较简单的缺陷；缺陷能以比较高的速度移动，逐渐湮灭或者被晶体中的位错、杂质或表面吸收。非晶层存在时，晶体可以沿着“晶体－非晶层” 界面生长。消除缺陷，恢复晶格是退火的作用之一。