Techniklexikon

Ionenimplantation

Verfahren zur oberflächennahen Dotierung von Halbleitern durch Beschüß des Kristalls mit energiereichen Ionen. Die I. ist ein sehr genaues Dotierungsverfahren. Die Verteilung der Dotanten (das Implantationsprofil) ist auch bei niedrigen Konzentrationen auf 1 % genau steuerbar. Die Möglichkeit, sehr steile Implantationsprofile mit geringer seitlicher Ausdehnung zu erzeugen, ist eine Voraussetzung für die r VLSI-Technik. Da die I. ein Nicht-gleichgewichtsverfahren ist, kann die Dotan-tenkonzentration die thermische Löslichkeit (die obere Grenze bei der Diffusion) um Größenordnungen übersteigen. In einer Implantationsanlage werden Ionen des Dotanten elektrisch beschleunigt und in den Halbleiter eingeschossen. Durch Streuung und Abbremsung der Ionen an den Gitteratomen entsteht das Implantationsprofil. Durch den Ionenbeschuß werden Kristallatome von ihren Gitterplätzen gestoßen, d. h., es entstehen Strahlenschäden, die durch Ausheilen beseitigt werden müssen. Dieser Vorgang ist daher fester Bestandteil des technologischen Teilschritts I. In Abhängigkeit von der implantierten Ionenmenge und der eingestellten Wafertemperatur unterscheidet man verschiedene Implantationsverfahren. das Einbringen von Fremdatomen in die Oberfläche eines Festkörpers durch Beschuss des Festkörpers mit schnellen Ionen. Mit der Ionenimplantation kann man beispielsweise die elektrischen Eigenschaften von Halbleitermaterialien (Halbleiter) ändern (Dotierung) oder die mechanischen Eigenschaften von Metallen (z.B. eine Härtung von Werkzeugstählen) verbessern. Die Ionen werden mit einer bestimmten Energie auf die Oberfläche geschossen und dringen in diesen ein. Der Weg eines Ions im Innern des Festkörpers ist abhängig von den Stössen mit den im Festkörper vorhandenen Atomkernen und Elektronen. Hierbei kommt es zu einem Energieverlust, der das eindringende Ion letztendlich vollständig abstoppt. Die mittlere Reichweite der Ionen ist dabei abhängig von ihrer Teilchenenergie. (Beschichtungstechnologien)