Er离子注入Si和SiO2/Si溅射和外扩散对浓度分布的影响

摘要

利用金属蒸发真空弧(MEVVA)离子源引出的Er离子对单晶硅和单晶硅衬底上的SiO2膜进行了离子注入,用背散射方法分析了不同注入条件下Er原子浓度分布.实验结果表明,离子注入突破了平衡生长方法掺Er硅溶解度的限制,实现了离子的高浓度掺杂.在硅和氧化硅中,最大Er体浓度分别达到4.71×1021 cm-3和7.67×102 cm-3,远超过了常规方法所能得到的Er掺杂浓度.但是由于Er离子重,射程短而溅射效应强,因此限制了Er原子浓度的进一步提高.在注量相同时,随束流密度的增加,Er外扩散效应增加.用快速退火热处理可消除部分辐射损伤,但是退火也引起了Er原子的外扩散.本文中给出了溅射和外扩散引起的Er原子丢失量与注入条件和退火条件的关系,给出了获得高浓度Er的途径.Er注入单晶硅和热氧化硅,随注量的增加Er保留量逐渐达到饱和,饱和量接近2×1017cm-2,而丢失量增加.