Ионная имплантация

ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ (ионное внедрение, ионное легирование), введение посторонних атомов внутрь твёрдого тела при ионной бомбардировке его поверхности. Ионная имплантация - один из процессов, связанных с проникновением ускоренных бомбардирующих ионов вглубь мишени. Средняя глубина проникновения ионов в мишень увеличивается с ростом энергии ионов (ионы с энергиями порядка 10-100 кэВ проникают на глубину 0,01-1 мкм). Внедрение ионов становится существенным, если их энергия Е > 1 кэВ. Имплантированные ионы могут внедряться в межузельные положения в материале мишени, а также закрепляться в узлах или на дефектах решётки. При бомбардировке монокристаллов глубина проникновения частиц вдоль определённых кристаллографических направлений резко возрастает. При интенсивной бомбардировке на ионную имплантацию влияет распыление мишени, а также диффузия внедрённых ионов и их выделение с поверхности. Существует максимально возможная концентрация внедрённых ионов, которая зависит от вида иона и мишени, а также от температуры мишени.

Ионная  имплантация наиболее широко используется при введении примесей в полупроводниковые монокристаллы для создания требуемой примесной электропроводности полупроводника. Ионная  имплантация позволяет вводить в полупроводниковые материалы точно дозированные количества почти любых химических элементов. При этом можно управлять распределением внедрённых ионов по глубине путём изменения энергии ионов, интенсивности и направления ионного пучка относительно кристаллографических осей. Ионная  имплантация позволяет создать в полупроводниковом кристалле электронно-дырочный переход на малой глубине, что увеличивает, например, предельную частоту транзисторов.

Ионную  имплантацию в металлах применяют с целью повышения их твёрдости, износоустойчивости, коррозионной стойкости, создания катализаторов, изменения коэффициента трения и т. п. Для этого требуются дозы порядка 10¹⁷-10¹⁸ ионов на 1 см², при которых уже заметно распыление поверхностного слоя.

Лит.: Аброян И. А., Андронов А. Н., Титов А. И. Физические основы электронной и ионной технологии. М., 1984; Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под редакцией Р. Бериша. М., 1986. Вып. 2.