Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen amorpher Halbleiterschichten in einem monolithischen Halbleiterkörper, insbesondere zum Zwecke der in der integrierten Halbleitertechnik erforderlichen Isolation von Halbleiterbereichen gegeneinander.
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Isolationsschichten in Halbleiterkörpern durch lonenimplantation vorgeschlagen worden, bei denen vom Halbleitermaterial unterschiedliche lonen, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff oder Kohlenstoff, verwendet werden. Die Implantation wird dabei mit einem Energiepegel durchgeführt, der entsprechend der gewünschten Eindringtiefe der Ionen gewählt ist.
Die Implantationszeit wird so festgelegt, dass eine dichte lonenschicht im Halbleitermaterial entsteht. Anschliessend wird der Halbleiterkörper auf eine Temperatur erhitzt, bei der die eingebetteten Ionen mit den Ionen des Halblcitermaterials reagieren und eine Isolationsschicht bilden.
Im USA Patent 3 622 382 ist bereits eine Halbleiteranordnung vorgeschlagen worden, bei der sich eine einzelne durch gehende Isolationsschicht von der Oberfläche bis zu einer be stimmten Tiefe innerhalb eines Halbleiterkörpers erstreckt und eine Zone des Halbleiterkörpers umschliesst und dadurch dielektrisch isoliert. Diese Isolationsschicht wird durch Bombardierung mit Ionen erzeugt, die mit den Atomen des Halbleitermaterials bei einem Erhitzungsprozess rea gieren. Der Ionenstrahl wird dabei auf ein Maskenfenster und dessen abgeschrägte Kanten gerichtet. Durch die abgeschrägten Kanten wird erreicht, dass die Eindringtiefe der Ionen von der Oberfläche bis zu einer bestimmten Tiefe im Bereich des Maskenfensters reicht.
Während eines Erhitzungsprozesses reagieren die Atome des Halbleiterkörpers mit den implantierten Ionen, wobei eine Isolationsschicht entsteht, die den von ihr eingeschlossenen Halbleiterbereich dielektrisch isoliert.
In der integrierten Halbleitertechnik wird eine Anzahl von aktiven und passiven Elementen in oder auf einem gemeinsamen monokristallinen Halbleiterkörper hergestellt.
Diese Elemente werden mit Hilfe von Leitungszügen miteinander verbunden, die auf einer auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebrachten Isolationsschicht angeordnet sind. Unerwünschte elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen Elementen innerhalb des Halbleiterkörpers werden durch dazwischen angeordnete Isolationsschichten verhindert.
Es sind verschiedene Strukturen und Methoden bekannt.
um diese gegenseitige Isolation zu bewirken. Eine Methode besteht darin, dass zwischen den einzelnen Halbleiterelementen in Sperrichtung betriebene PN-Übergänge angeordnet werden. Diese Isolationsmethode ist mit einer Reihe von Nachteilen verbunden. Insbesondere erweist sich die in Verbindung mit den PN-Übergängen auftretende parasitäre Kapazität als ungünstig im Hinblick auf die erreichbare Geschwindigkeit. Ein weiterer Nachteil ergibt sich in einigen Anwendungsgebieten dadurch, dass diese Halbleiterübergänge strahlungsempfindlich sind und dass dadurch die Isolationswirkung unter Umständen aufgehoben werden kann.
Eine weitere Isolationsmethode besteht darin, dass die zu isolierende Halbleiteranordnung mit einer Schicht aus Isolations material umgeben wird. Diese Methode ist als dielektrische Isolation bekannt. Dabei werden beispielsweise Kanäle in den Halbleiterkörper eingeätzt, die die einzelnen Halbleiterbereiche voneinander trennen. Anschliessend wird die gesamte Oberfläche einschliesslich der eingeätzten Kanäle mit einer Isolationsschicht bedeckt. Schliesslich wird auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpers das Halb leitermaterial bis auf den Grund der Kanäle entfernt. Auf diese Weise entstehen Halbleiterbereiche, die mit Isolationsmaterial umgeben sind. Diese Methode ist jedoch sehr zeitaufwendig, kostspielig und ausserdem schwierig durchzuführen.
Isolationsschichten aus Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Siliziumoxyd wurden bisher dadurch hergestellt, dass Ionen anderer Materialien als das Material des verwendeten Halbleiterkörpers in den Halbleiterkörper implantiert wurden. Beispielsweise wurden bei der Herstellung von Siliziumnitridschichten Stickstoffatome in den Silizium-Halbleiterkörper implantiert. Bei einer anschliessenden Erhitzung auf eine Temperatur von etwa 1100 C reagieren die implantierten Ionen mit den Ionen des Halbleiterkörpers und bilden Siliziumnitridschichten.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen amorpher Halbleiterschichten, vorzugsweise solcher, die als Isolationsschichten verwendbar sind, durch Ionenimplantation anzugeben, das im Vergleich mit dem bekannten Verfahren wesentlich vereinfacht ist.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem monolithischen Halbleiterkörper durch Implantation von Ionen gleichen Halbleitermaterials amorphe Halbleiterschichten in durch die aufgewandte Strahlenergie bestimmter Tiefe erzeugt werden. Als vorteilhaft erweisen sich Halbleitermaterialien aus der Germanium und Silizium enthaltenden Gruppe. Eine Strahlenergie N 5 keV und eine Dosis von mindestens 1 < 1015 lonen/cm' erweisen sich als vorteilhaft.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens erweist sich dadurch als besonders vorteilhaft, dass die von einer vergrabenen Isolationsschicht ausgehenden und sich an die Oberfläche erstreckenden, die seitlichen Begrenzungsschichten bildenden Isolationsschichten ohne Veränderung der Strahlenergie lediglich durch Verlängerung der Einwirkzeit hergestellt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Herstellung einer dielektrischen Isolationsschicht in einem Halbleiterkörper,
Fig. 2 eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 3, 4 und 5 die qualitative Verteilung der Atomversetzungen in Abhängigkeit von der Tiefe,
Fig. 6, 7 und 8 Mikrophotographien von Querschnitten mit Verteilungen nach Fig. 3, 4 und 5.
Zur Herstellung einer vergrabenen Schicht in einem monokristallinen Halbleiterkörper werden, wie in Fig. 1 angedeu tet, Ionen in den Halbleiterkörper an einer definierten Stelle implantiert. Das Verfahren betrifft insbesondere die Implantation von Siliziumionen in ein monokristallines Siliziumsubstrat.
Eine Einrichtung zur Durchführung der lonenimplantation ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Mit dieser oder vergleichbaren Einrichtungen lassen sich Atome bestimmter Elemente in einer lonenquelle 30 ionisieren und mit Hilfe eines Potentialgradienten in einem Beschleuniger 32 auf eine Energie beschleunigen, so dass sie in ein in einer geeigneten Kammer 34 untergebrachtes Objekt 10 implantiert werden. Da der lonenstrahl 36 geladen ist. kann er durch magnetische und elektrische Felder beeinflusst und somit fokussiert und in der Kammer 38 abgelenkt werden.
Die Tiefe, in der die Ionen im Objekt 10 implantiert werden, ist eine Funktion der Energie und des Einfallswinkels des lonenstrahles in bezug auf das Objekt 10. Der Einfallswinkel kann beispielsweise durch Rotation des Objekts 10 um eine Achse 40 gesteuert werden. Gewöhnlich reicht eine Energie von 5 keV bis 3 MeV aus. um Ionen in einen monokristallinen Halbleiterkörper 10 zu implantieren. Es ist eine Reihe von Methoden bekannt, die eine Festlegung des Gebietes gestatten, in welchem die Implantation folgen soll. Beispielsweise kann der lonenstrahl durch magnetische oder elektrische Felder so fokussiert und abgelenkt werden, dass er lediglich auf das Gebiet trifft, in welchem eine Implantation stattfinden soll.
Es ist aber auch möglich, in den Strahlengang 36 an irgendeiner Stelle eine Maske anzuordnen, die den Ionenstrahl nur auf bestimmte Bereiche auftreffen lässt. Schliesslich kann eine Festlegung des Implantationsgebietes auch dadurch erreicht werden, dass die Oberfläche des zu beaufschlagenden Halbleiterkörpers selbst mit einer geeigneten Maske beschichtet wird. Gewöhnlich bringt man eine maskierende Schicht geeigneten Materials auf und legt durch Anwendung konventioneller photolithographischer Techniken in den gewünschten Bereichen Maskenfenster frei.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise ein monokristalliner Halbleiterkörper aus Silizium mit Silizium atomen bombardiert. Dies ist in Schritt 1 der Fig. 1 darge stellt. Die Bombardierung kann in bezug auf die Kristall achse in beliebiger Richtung erfolgen, es wird jedoch bevorzugt, dass sie unter einem Winkel von 20 zur grösseren Hauptachse erfolgt. Der Auftragswinkel in bezug auf die Kristallstruktur beeinflusst die Eindringtiefe der Ionen. Ein kleiner Winkel zwischen Strahl und Kristallachse ergibt auch eine Verdichtung der implantierten Ionen. Die zu beaufschlagende Fläche kann mit Hilfe der bereits erwähnten Methoden kontrolliert werden. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird die Oberfläche 11 des Halbleiterkörpers 10 mit einer Maske 12 beschichtet. Die maskierende Schicht verhindert, dass Ionen in den Halbleiterkörper 10 eindringen.
Die Maske 12 kann aus jedem geeigneten Metall oder aus Isolationsmaterial bestehen. Typische Materialien sind Molybdän, Wolfram, Platin, Gold, Silber, Siliziumdioxyd, Siliziumnitrid und ähnliche. Im Normalfall benötigt man lediglich Maskenschichten mit einer Dicke von wenigen tausend Ä. Die Masken können durch konventionelle photolithographische Technik hergestellt werden.
Wie im Schritt 2 dargestellt. wird durch die lonenimplantation im Bereich der ungeschützten oder unmaskierten Ober fläche im Innern des Halbleiterkörpers 10 eine Schicht 14 gebildet. Diese Schicht 14 besteht aus einer hohen Konzentration von implantierten Siliziumionen. Die Tiefe der Schicht 14 innerhalb des Halbleiterkörpers hängt von der Energie ab, mit der die Implantation erfolgt. In Abhängigkeit von der gewünschten Eindringtiefe werden gewöhnlich Energien von 500 keV bis 3 MeV aufgewendet. In Fig. 3 ist im Querschnitt die Verteilung der Kristallgitterstörungen dargestellt, wie sie nach Durchführung des Verfahrensschrittes 2 in Fig.
1 auftritt. Die Konzentration bei implantierten Ionen innerhalb der Schicht 14 beträgt 1018 bis 1022 Ionen/cm3. Wie in Schritt 2 angedeutet, bilden die implantierten Ionen innerhalb dem Halbleiterkörper 10 eine amorphe Siliziumschicht 14. Diese amorphe Siliziumschicht weist einen spezifischen Widerstand von über 1000 Ohm ¯ cm auf. Dieser Wert bleibt auch bei einem einstündigen Tempern bei einer Temperatur von 550 0C erhalten.
Der Halbleiterkörper 10 mit der vergrabenen amorphen Isolationsschicht 14 kann anschliessend, wie in den Schritten 3 und 4 der Fig. 1 angedeutet ist, so weiter behandelt werden, dass eine vollkommene Isolationswanne entsteht. Die Schicht 14 bildet dabei die isolierende Bodenfläche dieser Iso lationswanne. Im Halbleitermaterial innerhalb dieser Isolationswanne können in bewährter Weise aktive oder passive integrierte Schaltelemente erzeugt werden. Im Schritt 3 der Fig. 1 erfolgt die lonenimplantation in Verbindung mit einer Maske 12 zur Bildung der Seitenwände der Isolationswanne.
Diese seitlichen Isolationsschichten 16 werden wiederum durch lonenimplantation gebildet, wobei während ihrer Bildung die Energie des Ionenstrahls nicht verändert wird. Dadurch können jegliche Einstell- und Regeleinrichtungen entfallen. Die implantierten Isolationsschichten 16 bestehen wiederum aus amorphem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von über 1000 Ohm ¯ cm. Die fertige Struktur ist im Schritt 4 dargestellt. Das dielektrisch isolierte Halbleitergebiet 18 kann nunmehr die in bekannter Weise einzubringenden Halbleiterzonen zur Bildung der gewünschten Strukturen aufnehmen.
Im Schritt 4 der Fig. 1 ist zwar nur eine einzelne Isolationswanne mit Isolationsschichten 14 und 16 dargestellt, die die monokristallinen Halbleiterbereiche 18 und 19 trennen, selbstverständlich ist es möglich, unter Anwendung der bekannten Maskierungstechnik gleichzeitig mehrfache derartige Strukturen herzustellen.
Um wirksame und durchgehende Isolationsschichten zu erhalten, muss die Konzentration der implantierten Siliziumionen im allgemeinen 1018 oder grösser und vorzugsweise 1020 bis 1022 Ionen/cm3 betragen.
In einem ersten Ausführungsbeispiel wurde ein P-dotiertes Siliziumplättchen, dessen Oberflächen etwa 20 gegen die [111] Kristallebene geneigt waren, dessen spezifischer Widerstand 1 Ohm ¯ cm betrug und das einen niedrigen Sauerstoffgehalt aufwies, einem Implantationsprozess von Siliziumionen unterworfen, wobei die Gesamtenergie 1 MeV betrug.
Der Strahlstrom betrug 2,3 uA und die betroffene Fläche waren 4 cm2 bei einer Dichte von 0,58 #A/cm2, was einem lonenfluss von 3,6 x 1012 Ionen/cm2 entspricht. Die Implantationsdauer betrug 28 Minuten bei einer Dosis von 6 x 10'" lonen/cm2. Dabei ergab sich die in Fig. 3 dargestellte qualitative Verteilung der Atomversetzungen, bzw. Kristallgitterstörungen in Abhängigkeit von der Tiefe, die in dem Schliffbild der Fig. 6 ersichtlich ist.
Bei einem zweiten, dem ersten entsprechenden Ausführungsbeispiel wurde lediglich die Energie von 1 MeV während einer Zeit von 46 Minuten aufrechterhalten, was eine Dosis von 1 x 1018 lonen/cm2 ergab. Aus Fig. 4 ist zu ersehen, dass unter diesen Bedingungen sich das amorphe Wachstum gegen die Oberfläche hin fortsetzt, vgl. dazu die Aufnahme von Fig. 7. Bei einem dritten, wiederum im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Ausführungsbeispiel wurde die Energie von 1 MeV während einer Zeit von 280 Minuten aufrechterhalten, so dass sich eine Gesamtdosis von 6 x 1018 lonen/cm2 ergab. Aus Fig. 5 ist zu ersehen, dass sich das amorphe Wachstum unter diesen Bedingungen bis an die Oberfläche hin fortsetzt, vgl. dazu die Aufnahme von Fig. 8.
Dem vorstehenden ist zu entnehmen, dass sich das Wachstum amorphen Siliziums in einem Halbleiterkörper aus Silizium homogen und in seiner Eigenschaft gleichbleibend erhalten bleibt, obwohl aus vergrabenen Schichten und von diesen ausgehend an die Oberfläche des Halbleiterkörpers sich ausdehnende Schichten gebildet werden. Derartige Ergebnisse werden nicht erhalten, wenn in bekannter Weise zur Verringerung der Eindringtiefe während des Implantationsprozesses der Energiepegel sequentiell herabgesetzt wird.
Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn Germaniumionen in monokristallines Germanium implantiert werden.
The invention relates to a method for producing amorphous semiconductor layers in a monolithic semiconductor body, in particular for the purpose of isolating semiconductor areas from one another, which is required in integrated semiconductor technology.
Processes have already been proposed for producing insulation layers in semiconductor bodies by ion implantation, in which ions different from the semiconductor material, such as nitrogen, oxygen or carbon, are used. The implantation is carried out with an energy level that is selected according to the desired penetration depth of the ions.
The implantation time is set in such a way that a dense ion layer is created in the semiconductor material. The semiconductor body is then heated to a temperature at which the embedded ions react with the ions of the semi-citric material and form an insulation layer.
In US Pat. No. 3,622,382 a semiconductor arrangement has already been proposed in which a single continuous insulation layer extends from the surface to a certain depth within a semiconductor body and encloses a zone of the semiconductor body and thereby dielectrically insulated. This insulation layer is created by bombarding with ions that react with the atoms of the semiconductor material during a heating process. The ion beam is directed onto a mask window and its beveled edges. The beveled edges ensure that the penetration depth of the ions extends from the surface to a certain depth in the area of the mask window.
During a heating process, the atoms of the semiconductor body react with the implanted ions, creating an insulating layer that dielectrically insulates the semiconductor area it encloses.
In integrated semiconductor technology, a number of active and passive elements are produced in or on a common monocrystalline semiconductor body.
These elements are connected to one another with the aid of cable runs which are arranged on an insulation layer applied to the surface of the semiconductor body. Undesired electrical connections between the individual elements within the semiconductor body are prevented by insulating layers arranged in between.
Various structures and methods are known.
to achieve this mutual isolation. One method consists in arranging reverse-biased PN junctions between the individual semiconductor elements. This isolation method has a number of disadvantages. In particular, the parasitic capacitance occurring in connection with the PN junctions proves to be unfavorable with regard to the achievable speed. Another disadvantage arises in some areas of application from the fact that these semiconductor junctions are radiation-sensitive and that the insulating effect can thereby be canceled under certain circumstances.
Another insulation method consists in surrounding the semiconductor arrangement to be isolated with a layer of insulation material. This method is known as dielectric isolation. For example, channels are etched into the semiconductor body, which separate the individual semiconductor regions from one another. The entire surface, including the etched channels, is then covered with an insulation layer. Finally, the semiconductor material is removed down to the bottom of the channels on the opposite surface of the semiconductor body. In this way, semiconductor areas are created that are surrounded by insulating material. However, this method is very time-consuming, costly and also difficult to carry out.
Insulation layers made of silicon nitride, silicon carbide and silicon oxide have hitherto been produced in that ions of other materials than the material of the semiconductor body used have been implanted into the semiconductor body. For example, nitrogen atoms were implanted into the silicon semiconductor body during the production of silicon nitride layers. In the subsequent heating to a temperature of around 1100 C, the implanted ions react with the ions in the semiconductor body and form silicon nitride layers.
The object on which the invention is based is to specify a method for producing amorphous semiconductor layers, preferably those which can be used as insulation layers, by ion implantation, which method is significantly simplified in comparison with the known method.
According to the invention, this object is achieved in that amorphous semiconductor layers are produced in a monolithic semiconductor body by implantation of ions of the same semiconductor material at a depth determined by the beam energy applied. Semiconductor materials from the group containing germanium and silicon have proven advantageous. A beam energy N 5 keV and a dose of at least 1 <1015 ions / cm 'prove to be advantageous.
An exemplary embodiment of the method according to the invention proves to be particularly advantageous in that the insulation layers starting from a buried insulation layer and extending to the surface, forming the lateral boundary layers, are produced without changing the beam energy merely by extending the exposure time.
The invention is explained below with reference to the drawing, for example. It shows
1 shows the production of a dielectric insulation layer in a semiconductor body,
2 shows a device for carrying out the method,
3, 4 and 5 the qualitative distribution of the atomic dislocations as a function of the depth,
Figures 6, 7 and 8 are photomicrographs of cross-sections with distributions according to Figures 3, 4 and 5.
To produce a buried layer in a monocrystalline semiconductor body, as indicated in FIG. 1, ions are implanted into the semiconductor body at a defined point. The method relates in particular to the implantation of silicon ions into a monocrystalline silicon substrate.
A device for carrying out the ion implantation is shown schematically in FIG. With this or comparable devices, atoms of certain elements can be ionized in an ion source 30 and accelerated to an energy level with the aid of a potential gradient in an accelerator 32 so that they are implanted in an object 10 accommodated in a suitable chamber 34. Because the ion beam 36 is charged. it can be influenced by magnetic and electric fields and thus focused and deflected in the chamber 38.
The depth at which the ions are implanted in the object 10 is a function of the energy and the angle of incidence of the ion beam with respect to the object 10. The angle of incidence can be controlled, for example, by rotating the object 10 about an axis 40. An energy of 5 keV to 3 MeV is usually sufficient. to implant ions into a monocrystalline semiconductor body 10. A number of methods are known which allow a definition of the area in which the implantation is to follow. For example, the ion beam can be focused and deflected by magnetic or electric fields in such a way that it only hits the area in which an implantation is to take place.
However, it is also possible to arrange a mask at any point in the beam path 36, which mask allows the ion beam to strike only certain areas. Finally, the implantation area can also be defined in that the surface of the semiconductor body to be acted upon is itself coated with a suitable mask. A masking layer of suitable material is usually applied and mask windows are exposed in the desired areas using conventional photolithographic techniques.
When carrying out the method, a monocrystalline semiconductor body made of silicon is preferably bombarded with silicon atoms. This is shown in step 1 of FIG. 1 Darge. The bombardment can take place in any direction with respect to the crystal axis, but it is preferred that it takes place at an angle of 20 to the larger main axis. The application angle in relation to the crystal structure influences the penetration depth of the ions. A small angle between the beam and the crystal axis also results in a compression of the implanted ions. The area to be acted upon can be checked using the methods already mentioned. As can be seen from FIG. 1, the surface 11 of the semiconductor body 10 is coated with a mask 12. The masking layer prevents ions from penetrating into the semiconductor body 10.
The mask 12 can be made of any suitable metal or insulating material. Typical materials are molybdenum, tungsten, platinum, gold, silver, silicon dioxide, silicon nitride and the like. Normally you only need mask layers with a thickness of a few thousand Å. The masks can be made by conventional photolithographic techniques.
As shown in step 2. a layer 14 is formed in the interior of the semiconductor body 10 by the ion implantation in the region of the unprotected or unmasked upper surface. This layer 14 consists of a high concentration of implanted silicon ions. The depth of the layer 14 within the semiconductor body depends on the energy with which the implantation takes place. Depending on the desired penetration depth, energies of 500 keV to 3 MeV are usually used. In Fig. 3, the distribution of the crystal lattice defects is shown in cross section, as they are after implementation of process step 2 in Fig.
1 occurs. The concentration for implanted ions within the layer 14 is 1018 to 1022 ions / cm3. As indicated in step 2, the implanted ions form an amorphous silicon layer 14 within the semiconductor body 10. This amorphous silicon layer has a specific resistance of more than 1000 ohm ¯ cm. This value is retained even after tempering for one hour at a temperature of 550 ° C.
The semiconductor body 10 with the buried amorphous insulation layer 14 can then, as indicated in steps 3 and 4 of FIG. 1, be treated further in such a way that a complete insulation well is created. The layer 14 forms the insulating bottom surface of this Iso lationswanne. Active or passive integrated switching elements can be produced in a tried and tested manner in the semiconductor material within this insulation trough. In step 3 of FIG. 1, the ion implantation takes place in conjunction with a mask 12 to form the side walls of the insulation trough.
These lateral insulation layers 16 are in turn formed by ion implantation, the energy of the ion beam not being changed during their formation. This means that any setting and control devices can be omitted. The implanted insulation layers 16 again consist of amorphous silicon with a specific resistance of over 1000 ohm ¯ cm. The finished structure is shown in step 4. The dielectrically isolated semiconductor region 18 can now accommodate the semiconductor zones to be introduced in a known manner in order to form the desired structures.
In step 4 of FIG. 1, only a single insulation trough with insulation layers 14 and 16 which separate the monocrystalline semiconductor regions 18 and 19 is shown, it is of course possible to produce multiple such structures simultaneously using the known masking technique.
In order to obtain effective and continuous insulating layers, the concentration of the implanted silicon ions must generally be 1018 or greater and preferably 1020 to 1022 ions / cm3.
In a first embodiment, a P-doped silicon wafer, the surfaces of which were inclined approximately 20 against the [111] crystal plane, whose specific resistance was 1 ohm ¯ cm and which had a low oxygen content, was subjected to an implantation process of silicon ions, the total energy being 1 MeV amounted to.
The beam current was 2.3 uA and the area affected was 4 cm2 with a density of 0.58 # A / cm2, which corresponds to an ion flux of 3.6 x 1012 ions / cm2. The duration of the implantation was 28 minutes at a dose of 6 × 10 "ions / cm 2. The qualitative distribution of atomic dislocations or crystal lattice defects as a function of the depth shown in FIG. 3 resulted, which can be seen in the micrograph in FIG is.
In a second, corresponding to the first embodiment, only the energy of 1 MeV was maintained for a period of 46 minutes, which resulted in a dose of 1 × 10 18 ions / cm 2. From FIG. 4 it can be seen that under these conditions the amorphous growth continues towards the surface, cf. In a third embodiment, again essentially corresponding to the first embodiment, the energy of 1 MeV was maintained for a period of 280 minutes, so that a total dose of 6 × 10 18 ions / cm 2 resulted. From FIG. 5 it can be seen that the amorphous growth continues to the surface under these conditions, cf. the recording from FIG. 8.
It can be seen from the above that the growth of amorphous silicon in a semiconductor body made of silicon remains homogeneous and constant in its properties, although layers are formed from buried layers and extending from them to the surface of the semiconductor body. Such results are not obtained if the energy level is sequentially reduced in a known manner to reduce the penetration depth during the implantation process.
Similar results are obtained when germanium ions are implanted in monocrystalline germanium.