11 Изобретение относитс к способу получени полупроводникового алмаза. Известен способ бомбардировки алмаза при комнатной температуре после отжига при повьппенных температурах l Хот бомбардировка при комнатной температуре после отжига может оказатьс успешной при применении кремни , доказана неэффективность ее дл алмаза, так как алмазна структура, превративша с в аморфный углерод, н может быть регенерирована простым нагревом до повьпленной температуры, важно, чтобы бомбардировка вьтолн лась , пока кристалл находитс при по вышенных температурах. Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ получени полупровод никового алмаза путем обработки его потоком ионов углерода при комнатной температуре с последующим отжигом 2J Доза облучени низка, а алмаз вл етс таким хорошим проводником теп ла, что подъем температуры во врем облучени будет незначительным. Так как температура не достигает , а почти равн етс окружающей, алмаз превращаетс в аморфную или гр фитовую форму, и электрические свойс за соответствуют тому, что алмаз постепенно разрушаетс при низкой дозе внедрени углерода. Кроме того, наличие азота в природном алмазе отрицательно вли ет на его полупроводниковые свойства, получаемь(е простой бомбардировкой природных алмазов легирующими примес ми. Цель изобретени - улучшение электрических свойств. Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу получени полупроводникового алмаза путем бомбардировки его потоком ионов углерода процесс ведут при 600-1075 С и энергии ионов углерода 1-100 кэВ с одновременной или последукщей бом .бардировкой ионами легирующей примеси , В качестве легирующей примеси используют преимущественно ионы бора, фосфора, мьшь ка, лити или натри . С целью получени р-п-перехода, к потоку ионов углерода добавл ют легирующую примесь одного типа проводимости , а последующую бомбардиров ку ведут ионами легирующей примеси противоположного типа проводимости.. 51 Преимущественно процесс ведут в вакуумной камере при давлении 1С 10 торр. Легирующие примеси могут быть в потоке ионов углерода, удар ющих.с о кристаллическую мишень, обычно в количестве, не превьппающем 0,1% от потока, причем в этом случае рост кристалла и введение примеси происход т одновременно и примесь сообщает либо проводимость типа р, либо проводимость типа п. Бомбардировка кристалла потоком ионов углерода и потоком Ионов примеси может происходить и поочередно. В последнем случае обычно производ т вьфащивание сло алмаза, а затем путем бомбардировки ввод т ионы примеси. Эти этапы повтор ют при необходимости до тех пор, пока не будет достигнута желаема , толщина при росте сло алмаза с примесью . Дл достижени фактически однородной концентрации примеси в слое выращиваемого алмаза допускаема его наращиваема толщина обычно достигает не более 1OQ А и предпочтительно не более 50 А перед введением примеси. Ионы углерода, а также ионы примеси, вызывающей проводимости типа р или И на различных источниках ионов, можно ускор ть, а также комбинировать эти источники, если бомбардировку осуществл ют одновременно различньми ионами,, перед попаданием ионов на поверхность кристалла, причем регулирование указанных потоков, как правило, осуществл ют независимо друг от друга. Ионы примеси, массы которых близки к массам углерода, например примеси бора, могут быть получены и ускорены на одной и той же эмиссионной машине. При необходимости получени р-пперехода кристалл подвергают бомбардировке потоком .ионов углерода, содержащим примесь, вызывающую проводимость либо типа р, либо типа ц, а затем бомбардировке ионами, вызывающими другой тип проводимости, причем указанную бомбардировку осуществл ют с ионами углерода или без них в зависимости от глубины, требуемой дл перехода и лежащей под поверхностью кристалла. При этом услови бомбардировки должны быть соответствующим образом подобраны, чтобы исключить дефект. вызываемый радиацией и привод щий к аморфности алмаза. Показатель рассеивани , т.е. число атомов, удал емое с поверхности кристалла при ударе иона, менее единицы , поскольку в противном случае происходило бы сжатие кристалла, подвергаемого бомбардировке. Преимуществом предлагаемого спосо ба вл етс то, что поверхность алмаза , подвергаема бомбардировке, не об зательно должна быть идеальной и может даже быть покрыта поверхностным слоем загр зн ющего материала . Поэтому, как правило, нет необходимости прибегать к методам тщательной очистки, включающей, например , удаление смазки с последующим окислением дл получени идеальной поверхности. На практике ионы углерода, как правило, имеют единичный зар д и представл ют собой изотоп С-12, однако могут представл ть собой и иной изотоп. Энерги ионов углерода и присадки используемых при бомбардировке, долж на быть достаточной дл соответствующего вхождени в растущий кристалл алмаза, причем рассто ние при вхождении должно по меньшей мере быть равным 10 атомным размерам. Энерги ниже 600 эВ не может обеспечить требуемую глубину внедрени , дл этого необходима энерги по меньшей мере 1 кэВ, например 5-30 кэВ. Энерги до 100 кэВ дает удовлетворительные результаты. Температура, при которой происходит переход от кристаллического состо ни в аморфное, зависит от интенсивности потока ионов углерода, если температура кристалла слишком низка, то имеет место тенденци к аморфизации . Если температура равна по меньшей мере 400 С, алмаз может быть под вергнут бомбардировке с интенсивностью , обеспечивающей скорость роста алмаза до 0,1 мм/ч. Когда температур по меньшей мере равна 600 С, интенси ность потока может быть така , чтобы давать скорость роста 3,2 мм/ч. Несмотр на то, что более высокие температуры могут позволить использование более высокой интенсивности пото ка, температура начала графитизации не должна быть превышена. Температур графитизации зависит от чистоты образца алмаза и от вакуума, под которым находитс образец, эта температура может быть определена в результате простого эксперимента. Удовлетворительные результаты получены при 800 С или больше, например при , подложка может быть нагрета и до более высоких температур, однако не Bbmie 1075 С. Использование высоких температур позвол ет осуществл ть предлагаемый способ без перерыва на отжиг алмазной мишени. Чрезмерный разогрев, вследствие весьма высокой скорости потока, создает тенденцию к повреждению мишени плотность тока, определ юща интенсивность потока, должна быть небольшой, обычно ниже 0,01 мА/см. Верхн граница давлени в камере, через которую проходит поток ионов (этот поток, как правило, имеет форму луча), может быть определена способностью ионного пучка пересекать камеру и бомбардировать мишень, а такт же остаточным давлением кислорода в камере, оказывакмцим воздействие на температуру графитизации. Как прави- ло, это давление не превьш1ает 10 торр и предпочтительно оно не выше . Несмотр на то, что на практике давление не может быть вьше 10 торр, обычно неудобно снижать давление до уровн ниже 10 торр. Дл бомбардировки может быть использоваь ускоритель т желых ионов. В ускорителе может быть сформирован пучок ионов бора, например, из изол тов нитрида бора в источнике, что вызывает фоновое загр знение системы. В типичном варианте работы при включении ускорител образец облучают пучком положительных ионов углерода с энергией 30 кэВ, затем измен ют ускор ющий потенциал, довод его до 32,5 кэВ, установку магнита поддерживают неизменной, а ио- ны В в виде пучка подают на участок облучени . Может быть проведено выращивание алмаза толщиной 600 А, а затем проведена имплантаци до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое выращивание кристалла, обычно равное 2 мкм. Образцы, получаемые с концентраци ми бора по сло м выращивани , содержат в среднем 50, 160 и 345 ч/млн. Пример 1. Введение примеси бора при росте кристалла алмаэа. Двойниковый кристалл по плоскости (га) нагревают до в вакууме и поочередно подвергают облучению ионами С с энергией 30 кэ и ионами бора В с энергией 32,5 кэБ Облучение ионами С и имеет нужную интенсивность и длительность дл того, чтобы создать рост алмаза, соответствуквдий 3,4 мкм, фактически с однородной концентрацией бора, равно приблизительно 330 ч/мл. Полученна при такой ,кристаллизации нарощенна частьпро вл ет все характерные особенности природного алмаза, имеющие место при вращении в процессе облуче НИН щшком ионов С энергией. 30 кэБ. При испытании четырех проб установле но, что слой, полученный выращивание вл етс провод щим и его сопротивле ние составл ет пор дка 10 Ом/см. Пример 2. Выращивание полупроводн кового сло с проводимостью р-типа. Двойниковый кристалл треугольной формы с боковой стороной 4 и-толщиной 1-2 мм очищают и помещают на графитовой мишени, представл ющей собой зону нагрева. Бомбардируема поверхность кристалла отполирована и имеет ориентацию (Ш). Небольщой участок поверхности закрыт маской, представл ющей собой графитовое тормоз щее покрытие, выращивание алмаза в период последующего облучени проГисходит на участке без графитовой, маски. Зона мишени с установленным в ней кристаллом алмаза расположена в камере облучени ускорител т желых ионов так, чтобы поверхность (Ш) с нанесенной маской у алмаза была расположеиа под пр мьм углом к ионному пуч ку, поступающему от источника. В камере с мишенью остаточное давление до вод т до уровн 10 торр и образец разогревают до 800 С. Затем образец поочередно подвергают бомбардировке ионами С и В с энергией 30 кэЬ при поддержании температуры во врем ионных бомбардировок на уровне 800+20 С. Период времени, в течение которого осуществл ют бомбардировку ионами В, выбирают так, чтобы получить в среднем концентрацию Ионов В, равную 300 с/млн. Врем дл имплантации ионов С берут таким, чтобы каждый этаПрвыращивани приблизительно на 500 А осуществл лс между каждой имплантацией Б. Образец подвергают охлаждению до температуры окружающего воздуха, извлекают из зоны облучени и очищают. Измеренное увеличение толщины за счет выращивани составл ет 2 мм. Образец подвергают термообработке в вакууме в течение 15 мш при 1500 С и охлаждают до температуры окружающего воздуха. Электрические испытани (по четьфем точкам и теплова проба) на поверхности кристалла, подвергнутой бомбардировке, позвол ют установить, что сопротивление плоского образца составл ет приблизительно 1 X 10 на квадрате, а также установить наличие носителей р-типа . Проводимость не обнаружена при испытани х по четырем точкам на полированной поверхности (Ш), не подвергнутой бомбардировке двойникового ;кристалла алмаза. ; Наличие бора в выращенном кристалле подтверждено масс-спектроскопией вторичного иона. Исследуемый кристалл помещали в приборе Самеса и на небольщом участке поверхности со структурой (Ш), подвергнутой бомбардировке с помощью ионов кислорода, имеющих энергию 2 кэВ, вырывали молекулы из образца, помещенного в зону мишени. Бор обнаружен в выбитых молекулах по всему выращенному слою.