[发明专利]一种利用离子注入实现目标薄膜纵向均匀掺杂的方法

权利要求书

1.一种利用离子注入实现目标薄膜纵向均匀掺杂的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供一目标薄膜，并于所述目标薄膜的厚度方向上选取N个不同的注入深度峰值点；其中，N为大于1的整数；

确定待注入离子，并提供M组预设注入条件，其中，M组所述预设注入条件的区别在于预设注入能量值互不相同，M为大于1的整数；基于M组所述预设注入条件模拟所述待注入离子注入所述目标薄膜时的离子注入过程，以得到注入能量-注入深度分布函数组；并根据所述注入能量-注入深度分布函数组分别得到N个与所述注入深度峰值点一一对应的注入能量值；

设定所述目标薄膜纵向掺杂的总目标浓度，并基于所述总目标浓度分别得到N个与所述注入能量值一一对应的注入剂量值，且N个所述注入剂量值之和的方差最小化；

基于所述注入能量值及所述注入剂量值形成N组注入条件，并基于N组所述注入条件控制所述待注入离子注入至所述目标薄膜，以通过N次离子注入在纵向上叠加实现所述目标薄膜的纵向均匀掺杂；其中，N组所述注入条件的区别在于所述注入能量值及所述注入剂量值均互不相同；

得到所述注入剂量值的方法包括：基于N个所述注入剂量值之和等于所述总目标浓度，得到公式同时基于N个所述注入剂量值之和的方差最小化，计算使公式最小化的值，从而得到N个所述注入剂量值；其中，N为注入剂量值的总个数，d为目标薄膜的厚度，Ni为第i个注入剂量值，di为第i个注入深度峰值点，f(x-di)为注入剂量值为Ni、注入深度峰值点为di时注入浓度与注入深度的高斯分布函数，C₁为总目标浓度。

2.根据权利要求1所述的利用离子注入实现目标薄膜纵向均匀掺杂的方法，其特征在于，选取N个所述注入深度峰值点的方法包括：对所述目标薄膜的厚度进行(N+1)等分，以获取N个等分点作为所述注入深度峰值点。

3.根据权利要求1或2所述的利用离子注入实现目标薄膜纵向均匀掺杂的方法，其特征在于，所述注入深度峰值点的选取数量与所述目标薄膜纵向掺杂的均匀程度呈正比。

4.根据权利要求1所述的利用离子注入实现目标薄膜纵向均匀掺杂的方法，其特征在于，得到所述注入能量-注入深度分布函数组的方法包括：基于每组所述预设注入条件，通过蒙特卡洛方法模拟所述待注入离子注入所述目标薄膜时的离子碰撞过程，并基于碰撞过程中的能量损失得到所述待注入离子于所述目标薄膜中的注入深度，以得到每组所述预设注入条件对应的注入能量-注入深度分布函数，从而得到M组所述预设注入条件对应的所述注入能量-注入深度分布函数组。

5.根据权利要求4所述的利用离子注入实现目标薄膜纵向均匀掺杂的方法，其特征在于，碰撞过程中的能量损失通过公式计算，且κ＝4πr₀²m_ec²；其中，Z₁为待注入离子的原子序数，Z₂为目标薄膜的原子序数，β为待注入离子的相对粒子速度，r₀为目标薄膜中原子的典型半径，m_e为目标薄膜中的电子质量，c为光速，L₀(β)为Bethe-Bloch公式，L₁(β)为Barkas效应，L₂(β)为Bloch效应。

6.根据权利要求1所述的利用离子注入实现目标薄膜纵向均匀掺杂的方法，其特征在于，通过N组所述注入条件中的第一组注入条件至第N组注入条件依次控制所述待注入离子注入至所述目标薄膜中，其中第一组注入条件至第N组注入条件中的所述注入能量值依次递减。