Диффузия имплантированных примесей

Коэффициент диффузии бора может быть повышен за счет уничтожения кремниевых вакансий и межузельных кластеров, при этом вакансии могут увеличить коэффициент диффузии по узлам кристаллической решетки, а межузельные атомы кремния могут вытеснять атомы бора из ее узлов, что приведет к быстрой диффузии комплексов межузельный атом кремния — атом бора.

Быстрый отжиг.

Имплантированные слои могут быть подвергнуты лазерному отжигу с плотностью энергии в диапазоне 1−100 Дж/см2. Вследствие короткого времени нагрева имплантированные слои могут быть термообработаны без заметной диффузии примеси. Имплантированные аморфные слои толщиной 100 нм перекристаллизуются в течение нескольких секунд при Т= 800 С по механизму твердофазной эпитаксии.

Процесс быстрого отжига относиться к категориям чистых процессов, и загрязнения от элементов конструкции оборудования не создают серьезной проблемы. Лазерная энергия может быть локализована на отдельной части кристалла ИС, так что некоторые р-n переходы схемы могут размываться во время отжига за счет диффузии в большей степени, тогда как другие не претерпевают изменений.

Значительное преимущество метода то, что после расплавления и кристаллизации аморфных слоев по методу жидкофазной эпитаксии в них отсутствуют линейные дефекты.

С использованием технологии лазерного отжига создают биполярные и МОП-транзисторы, кремниевые солнечные батареи.

6. Отжиг в атмосфере кислорода.

Процессы отжига, в результате которых все имплантированные ионы занимают электрически активные положения в узлах кристаллической решетки, обычно приводят к возникновению микродефектов. Эти дефекты называют вторичными дефектами. Любые внешние микродефекты развиваются в большие дислокации и дефекты упаковки. Эти дефекты, называемые третичными дефектами, имеют достаточно большие размеры.

7. Упрочнение деталей.

Изначально ионная имплантация применялась в микроэлектронике для изготовления больших интегральных схем. С развитием вакуумной техники и появлением сильноточных ионных источников стало возможным проводить модификацию поверхности крупногабаритных изделий. В настоящее время разработанные технологии ионной имплантации позволяют обрабатывать рабочие лопатки паровых турбин максимальным габаритом до 1700 мм.

Достигнуто:

• — Увеличение предела усталости на 7−25%;
• — Повышение долговечности более чем в 20 раз;
• — Улучшение структуры поверхностного слоя деталей;
• — Повышение адгезионной прочности последующих покрытий;

Рис. 11 Потеря массы образцов из сплава ЦНК7П в процессе испытания на жаростойкость после различных видов обработки. Длительная прочность образцов из сплава ЦНК7П (нагрузка 350МПа, температура 850 ОС на воздухе

При нанесении защитных покрытий на турбинные лопатки из жаропрочных сплавов тио ЦНК достигнуто повышение:

• — жаростойкости в 2,5 раза,
• — коррозионной стойкости в 1,9 раза
• — длительной прочности в 1,6 раза
• — сопротивления усталости в 1,2 раза

Рис. 12 Длительная прочность образцов из сплава ЦНК7П (нагрузка 350МПа, температура 850 ОС на воздухе).