Wie im vorangegangenen Abschnitt gezeigt wurde, ist mit der Ionenimplantation praktisch immer auch eine Zerstörung des Siliziumkristalls verbunden. Werden nun sehr viele Target-Atome durch die eindringenden Ionen herausgeschlagen, so können Gebiete mit typischen Durchmessern von 10nm entstehen (Cluster), in denen keine Fernordnung der Atome mehr festzustellen ist -- in diesen Bereichen wurde das Material amorphisiert [Dea73, Tho78, Tho80, Cul81, Nar81, Mad84].
Steigt die Dosis weiter, beginnen diese Cluster zu überlappen. Es können ganze Schichten amorphisierten Materials enstehen -- man spricht von einer Transformation der kristallinen Phase in eine amorphe. Die Umwandlung beginnt dabei in jenen Tiefen, in denen die Ionen ihre Energie hauptsächlich durch nukleare Stöße an das Silizium abgeben. In [Den78, Mas86, Jon88, Mot91a, Mot91b, Mot92, Cam93] wird gezeigt, daß
die kritischen Parameter sind, die diese Umwandlung maßgeblich bestimmen.
Wie schon angemerkt wurde, muß nach der Implantation ein Ausheilschritt
erfolgen, um die Dotierstoffe elektrisch zu aktivieren, und die vorhandenen
Gitterschäden auszuheilen. Es zeigt sich nun, daß isolierte, primäre
Punktdefekte schon bei Temperaturen von 400
C erfolgreich beseitigt werden
können [EK95]. Allerdings muß darauf hingewiesen werden, daß der
Nachweis der vollständigen Ausheilung alles andere als trivial erfolgen
kann, denn selbst bei relativ starker Beschädigung des Kristalls sind die
elektrischen Eigenschaften des Halbleiters sehr schwer von solchen eines
perfekten Einkristalls zu unterscheiden. Daher benötigt man hochentwickelte
Charakterisierungstechniken.
Der wesentliche Punkt ist, daß isolierte Punktdefekte, Punktdefekt-Cluster und amorphe Schichten ein völlig anderes Annealing-Verhalten aufweisen. Während einer thermischen Energiezufuhr schließen sich nämlich die primären Gitterschäden zu komplexen Gebilden zusammen, die in der Literatur als sekundäre Defekte bezeichnet werden. Sie sind auf Grund ihrer Wichtigkeit in Kapitel 2.9 näher beschrieben. Es soll aber schon hier erwähnt werden, daß vollständiges Ausheilen in diesem Fall sehr schwer zu erreichen ist [Tan81].
Schon aus dieser kurzen Übersicht geht eindeutig hervor, daß eine, auf physikalischen Prinzipien beruhende Simulation der Amorphisierung für Technologen, Prozeßingenieure und Bauelementespezialisten von großer Hilfe sein kann, und daher wird in Kapitel 5 ein solches Modell präsentiert.