بررسی منبع یون در دستگاه کاشت یون

هدف از یک منبع یون، ساخت و نگهداری غلظت بالایی از یون ها در مخفظه ی مناسب می باشد. این یون ها، متمرکز شده و به شکل یک اشعه درآمده و می توانند از منبع خارج شده و به سمت سیستم کشت فرستاده شوند.

ناخالصی ها به صورت جامد، مایع و گاز وارد محفظه می شوند، سپس با گرم کردن تبدیل به یون می شوند.

منابع جامد و یا مایع، با فشار بخار بالا به صورت گرمایی توسط گرمادهنده ی مقاومتی و یا القای نزدیک محفظه منبع بخار می شوند.

دما در حدود 1000 تا 1100 درجه سانتیگراد می باشد که در این دما بیشتر یون ها به یکباره یونیزه می شوند، ولی تعداد کمی مجددا یونیزه می شوند.

جهت ساخت یک یون مثبت لازم است الکترونی از اتم آن خارج شود. انرژی لازم برای خارج سازی این الکترون را پتانسیل یونیزاسیون می نامند. جهت ساخت یون چندتایی، لازم است الکترون های دیگری خارج شوند که هر بار این پتانسیل یونیزاسون افزایش می یابد. پلاسمای مورد استفاده شامل یون های مختلف دلخواه به همراه باقیمانده یون های دیگری که در پلاسما ساخته می شوند، می باشد.

یون های مثبت که از پلاسما خارج می شوند توسط اعمال یک ولتاژ مثبت بزرگ بین محفظه و الکترود استخراج به سایر قطعات موجود در دستگاه می روند.

در انرژی معتدل کشت دهنده، با کاهش انرژی به مقادیر زیر انرژی استخراج، جریان اشعه به سرعت کاسته می شود. لذا در صورتی که ولتاژ کم باشد، میزان خروج یون ها کم است و چنانچه ولتاژ را زیاد کنیم، امکان فرستادن یون های سبکی مانند بور به اعماق کم فراهم نمی شود. لذا از یون های سنگین تری مانند BF2 استفاده می کنیم.

در این روش ولتاژ زیادی به BF2 اعمال می شود. درحالی که ولتاژ اعمالی به B کم است. از آنجایی که نسبت جرم BF2/B برابر با 49/11 است، تقریبا 25% از کل انرژی اعمالی به B می رسد. یون BF2 در برخورد با سطح ویفر تجزیه می شود و F2 به صورت گاز از آن خارج می شود.

در کاشت یونی درصورتی که ناخالصی ها در جهت کریستالی فرستاده شود، ناخالصی ها بدون برخورد به اتم های کریستال ویفر، وارد ویفر می شوند و نظم را به هم نمی زنند. هرچه از یون های سنگین تری استفاده کنیم، احتمال اینکه نظم به هم بخورد بیشتر است و لذا احتمال کانال زنی افزایش می یابد. بنابراین استفاده از یون های سنگین BF2 در مقایسه با B با افزایش کانال زنی همراه است.