Ионная имплантация

     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. 5.

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

3. Вывод

     При ионном легировании энергия, необходимая для проникновения вглубь кристаллической решетки сообщается электрическим полем напряжением до нескольких сотен киловольт.

     Легирующие  примеси предварительно ионизируют, а сами пластины могут находиться при комнатной или чуть повышенной температуре, недостаточной для  активации процесса диффузии или  перераспределения примеси.

     Легирование - сканированием остросфокусированного ионного пучка, либо – широким пучком по предварительно маскированной поверхности пластины.

Метод ионного ионной имплантации  позволяет:

1. Проводить внедрение примеси в более широком диапазоне концентраций, чем это делается диффузией.
2. Более точно и воспроизводимо дозировать внедряемую примесь за счет контроля ионного тока пучка и времени облучения, чем это позволяет делать диффузия. При этом градиент концентрации примеси в области p-n-перехода существенно больше, чем у диффузионного профиля.
3. Получать высокую точность глубины залегания /?-п-переходов (до 0,01 мкм).
4. Осуществлять процесс при низких температурах, что позволяет сохранить заданный профиль распределения концентрации примеси в структурах и их электрофизические параметры.
5. Легировать Si и другие полупроводники любыми легирующими примесями в различных количествах вплоть до предельной растворимости.
6. Получать изотопной чистоты ионов легирующей примеси, сепарированные в магнитном поле.
7. Осуществлять процесс быстро (за несколько минут) с высокой производительностью при групповой загрузке установки.
8. Создавать практически любые профили распределения примеси за счет ступенчатого легирования, т.е. изменения энергии и (или) рода легирующего элемента.

9. Формировать скрытые легированные слои.

      10. Совмещать процесс в единой технологической установке с другими элионными 
процессами (ионно-плазменным осаждением, ионным травлением и т. д.).

     При ионной имплантации отсутствует  влияние окружающей среды, так как  процесс проводится в вакууме.

Недостатки  и ограничения  ионной имплантации:

Необходим отжиг (до 800°С) пластин для восстановления нарушенной структуры и для перевода примеси в электрически активное состояние.

1. Трудно формировать глубокие легированные области.
2. Оборудование ионно-лучевых установок сложно, что обусловлено необходимостью применять высокий вакуум (~ 10⁴ Па) и высокие напряжения, а также устройства препарирования примеси (испарители, ионизаторы, сепараторы).
3. Необходимо защищать персонал, работающий с установками ионного легирования от воздействия рентгеновского излучения.
4. Обработка пластин больших диаметров затруднена из-за расфокусировки при больших отклонениях ионного пучка.
5. Список литературы

1. Матюхин  С.И. Ионная имплантация как  метод внедрения атомных частиц  в углеродные наноструктуры // Тез. докл. Междунар. конф. «Химия  твердого тела и современные  микро- и нанотехнологии. - Кисловодск, Россия, 2002, с. 77.

      2. В. И. Смирнов «ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ  ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ», Ульяновск 2005 

      3. Вавилов В.С., Челядинский А.Р., Ионная  имплантация примесей в  монокристаллы кремния: эффективность метода и радиационные  нарушения. // УФН. 1995. Т.165. №3. С.347.

      4. ВАРЛАМОВ П.И., ЕЛСУКОВ К.А., МАКАРЧУК В.В «КОНСПЕКТ  ЛЕКЦИЙ по курсу "ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  ПРОЦЕССЫ  В  НАНОИНЖЕНЕРИИ"», МГТУ им.Н.Э.Баумана 2008. 

5. А.  И. Курносов, В. В. Юдин «Технология  производства полупроводниковых  приборов и интегральных микросхем».