Способ формирования в образце профиля ионного повреждения и легирования

2 Изобретение относится к области ионной имплантации и можетбыть использовано для изучения процессов формирования и эволюции радиационных дефектов и фазовых превращений вдоль пробега заряженных частиц в твердом теле, а также для создания в материалах профилей ионного повреждения и легирования.Наиболее близким техническим решением является способ формирования вобразце профиля ионного повреждения и легирования, включаюшй ионную имплантацию поверхности образцадаключаюпшйся в ионной бомбардировке плоского образца через поглащадопше фильтры шлиндрической формы /1/ , в результате чего бомбардирующие ионы достигают поверхности образца с различной энергией на разных участках и формируют в материале профили повреждения и легирования, исследование которых возможно методами ПШ после обычного электрохимического утонения объектов. Существующий способ имеет ряд недостатков 1. Низкая достоверность и воспроизводимость пространственной геометрии создаваемых профилей, что обусловлено рядом причин- возможность неплотного прилегания фильтров к образцу и вшяние поперечного рассеяния бомбардирующих ионов- неконтролируемое смещение фильтров во время облучения, вызванное их удлинением вследствии радиационного нагрева ионным пучком- неконтролируемая форма сечения фильтров, особенно при малых пробегах бомбардирующих ионовкогда в качестве фильтров используется проволока с малым диаметром- технологические трудности, связанные с равномерной намоткой тонкой проволоки при изготовлении масок. 2. Изменение энергии бомбардирутощих ионов вдоль поверхности образца по единственному сложному закону, связанному с шлиндрической формой поглащающих фильтров.3. Невозможность использования указанного способа для созда ния профилей повреждения и легирования при величине пробега ио 1909 3нов менее 10 мкм, когда требуются фильтры чреылчайно малого диаметра .Технический результат-повышение достоверности геометрии создаваемых профилей, а также расширение области применения за счет распирения диапазона величин пробеговиспольвуемыи бомбардирующихионов и возможности получения профилей любой заданной формы.Это достигается тем, что в способе формрования в образце профиля ионного повреждения и легирования, включающем ионную имплантацию поверхности образца, согласно изобретению перед ионной имплантацией на поверхности образца ил в поверхностном слое образца формируют рельеф в иде регулярной структуры из одинаковы по форме и размеров выступов и впадин с высотой, превышающей средний проективный пробег ионов, а после ионной имплантации рельеф удаляют до получения плоской поверхности образца. Рельеф имеет м -образную форму. Рельеф в образце из хрупких монокристаллических материалов формируют анизотропны химическим травлением. Рельеф создают в накладываемой на поверхность образца маске. Высота рельефа, превыающая средний проективный пробег ионов в материале (Кр), позволяет получитъ на поверхности образца, после облучения и удаления рельефа, области, соответствующие различным участкам пробега ионовот входа ионов в материал до полной их остановки, включая запро бежную зону. Регулярность поверхностного рельефа необходима длянадежной идентификации созданных в материале профилей и обеспечи вает регулярное расположение зон легирования, что часто требуется при создании полупроводниковых пиборов. Удаляют рельеф с поверхности образца,например, механической или химко-механической полировкой. На фиг.1 приведена схема, иллюстрирующая создание профиля ион ного повреждения и легирования в случае, когда на поверхности плоского образца создан регулярный рельеф в виде / -образныхканавок.Гакая форма рельефа позволяет получить простое лнейноесоотношение меэкду реальными профилями повреждения и легированиявдоль пробега ионов и профилями, наблюдаемыми в плоскости образца.Высота рельефа в данном примере превышает Ер на величину стандартного отклонения Кр (стрэгглинга, Ер) . Основная часть бомбардирующих ионов 1 пробега в образце 2 расстояние Кр-двреваврнткр, до полной остановки в зоне стрэгглинга З, которая повторяет форму рельефа поверхности образца, выполняющего роль поглощающего фильтра переменной толщины (фит а). При этом их энергия уменьшается от первоначальной Ьо (на поверхности образца) до О (в зоне стрзгглинга). После удаления рельефа, как показано на риг.1 б, на поверхности образца присутствуют зоны (например, А-К ) облученные ионаьли, энергия которых изменяется от Ео (в точке А) до О ( в точке А ) . При проведении Пал-исследований такой образец утоняют обычным способом со стороны, противоположной бомбардируемой поверхности, и получают Пал-объект, в плоскости которого можно наблюдатьмножество зон с переменной повреждаемостью и концентрацией имплан тированных ЗТОМОВ.Примеры реализации предлагаемого способа показаны на фиг.2 и 3. На фиг.2 приведены полученные в электронном микроскопе микрофотографии дефектной структуры молибдена вдоль пробега ионов ксенона с энергией 118 МэВ (Кр б мкм) непосредственно после облучения (а) и после отжига при 1 ОООС в течение 1 часа (б). Облучение проводилось при температуре не выше 1 ООС и плотности тока ионов около 0,1 мкА/сиг до дозы 41015 см 2. Перед облучением на поверхности обраэца (фольги толшной 100 мкм) с помощью алмазной пирамидки создавали регулярный рельеф в виде М-обраэных канавок высотой 8 мкм. После облучения рельеф удаляли механической полировкой и кратковременной электроэшишческой полировкой, затем из фольги вырезали диски диаметром З мм (стандартный размер ПШ- объе кта) , которые утоняли с помощью струевой электрополировки с об ратной стороны до получения тонких участков, пригодных для ис 1909 5следования в ПЭМАншюгичные операции выполнялись при исследованиидефектной структуры алюминия вдоль пробега протонов с энергией 1 МэВ (фигд). В этом случае доза облучения составляла 1017 смо плотность тока ионов около 10 мкА/сиг, температура менее 100 С, Др а 14 мкм, высота канавок поверхностного рельефа 15 мкм.Использование предлагаемто способа обеспечивает следуюише преимущества по сравнению с известными способамипрофилей более широкий диапазон пробеговдспользуемых бомбардирующих ионов- возможность создания профилей повреждения и легирования любой за данной формы ШОО-процентный выход пригодных для исследования электронно-микро скопических образцов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ формирования в образце профиля ионного поврежденияи легирования, включающий ионную имплантацию поверхности образца, отличающийся тем, что перед ионной имплантацией на поверхности образца или в поверхностном слое образца формируют рельефв виде регулярной структуры из одинаковых по форме и размеру выступов и впадин с высотой, превышающей средний проективный пробег ионов, а после ионной имплантации рельеф удаляют до получения плоской поверхности образца.2. Способ по п.1 отличающийся тем, что рельеф имеет УЗ. Способ по п.1 отличающхайся тем, что рельеф в образце из хругших монокристаллических материалов формируют анизотропным хишческим травлением.в накладываемой на поверхность образца маске.