Sheet Resistance of Ion Implanted Si(100) at Various Doses, Energies and Beam Currents

Simulations were performed using Crystal TRIM software under the same conditions used by previous researchers in order to clarify the mechanism that determines sheet resistance various doses, energies and beam currents. The results showed that the peak of the depth profile (Rp) in the same sample gradually shifts inward and damage increases near the surface as the energy increases for $As^+$ equal dose of $1{\times}10^{15}/cm^2$ implanted into Si(100) energies of 5, 10, and 15 keV. From a theoretical calculation of B+ ion implantation processes at energy of 20 keV using parameters that correspond to 1 mA and 7 mA beam currents with the same dose of $5{\times}10^{15}/cm^2$, it was found that the higher beam currents resulted in more damage near the surface (<100 nm). Likewise, In the simulations employing sets of doses ($1{\times}10^{15}$, $3{\times}10^{15}/cm^2$) and beam currents (0.8 mA, 8 mA), more damage was produced at larger doses and higher current. Thus, sheet resistance at the surface was reduced by the intensified damage from increases in beam energy, dose and beam currents.

Si(100)에 이온 주입 시 에너지, 조사량과 빔 전류에 따른 면저항의 변화

이온을 Si(100) 기판에 주입할 때 조사량과 에너지, 빔 전류가 면저항에 영향을 미치는 원인을 규명하기 위해 여러 연구자가 행하였던 실험과 동일한 조건으로 Crystal TRIM 프로그램을 이용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 실행하였다. 주입한 $As^+$이온의 조사량을 $1{\times}10^{15}/cm^2$로 일정하게 하고 에너지를 5, 10, 15 keV로 변화시켜 계산한 결과 에너지가 커질수록 Rp값은 표면에서 깊어지는 반면에, 표면근방에 축적되는 격자손상은 증가하였다. 20keV의 B+이온을 $5{\times}10^{15}/cm^2$의 동일한 조사량으로 1mA와 7 mA의 빔 전류에 해당하는 값을 이용하여 계산한 결과 빔 전류가 커질수록 표면근방 100 nm 이내에서 격자손상이 증가하였다. 20 keV의 일정한 에너지로 B+이온을 $1{\times}10^{15}$, $3{\times}10^{15}/cm^2$ 조사량과 0.8 mA와 8 mA의 빔 전류로 각각 계산한 결과 조사량이 많아질수록, 빔 전류가 커질수록 표면 근방에 축적되는 격자손상의 양이 증가하였다. 이러한 에너지, 조사량과 빔 전류증가에 의한 시료표면의 격자손상 증가는 시료표면의 면저항을 감소시킨다.