イオン注入プロファイル計算ツール（Rp・ピーク濃度・接合深さ）
最終更新：2026-09-21
要点
イオン注入の濃度分布は、投影飛程 Rp を中心、ΔRp を標準偏差とするガウス分布で近似できます。ピーク濃度は約 0.4 × ドーズ / ΔRp、接合深さは基板濃度と交わる深さです。同じ100keVでもボロンのRpは約300nm、ヒ素は約60nmと5倍違い、浅い接合にはBF₂⁺で実効エネルギーを11/49に下げる方法が使われます。
入力
ピーク濃度 Np1.08×10²⁰cm⁻³
投影飛程 Rp98.7nm
飛程の標準偏差 ΔRp37.1nm
接合深さ xj（N = NB）258.6nm
シート抵抗の目安（全量活性化・拡散なし）118Ω/sq
濃度プロファイル
ガウス分布は1次近似です。実際のボロンは深い側に裾を引き（ピアソンIV分布）、結晶に沿って入るチャネリングで裾がさらに伸びます。活性化アニールでは拡散によりプロファイルが広がるため、ここでの接合深さはアニール前の値です。
投影飛程 Rp / ΔRp の早見表（nm）
| エネルギー | ボロン | リン | ヒ素 |
|---|---|---|---|
| 5 keV | 17 / 10 | 8 / 4 | 6 / 2 |
| 10 keV | 33 / 17 | 14 / 7 | 10 / 4 |
| 20 keV | 66 / 28 | 25 / 12 | 16 / 6 |
| 50 keV | 161 / 50 | 61 / 26 | 32 / 12 |
| 100 keV | 299 / 71 | 124 / 46 | 58 / 21 |
| 200 keV | 523 / 96 | 254 / 78 | 110 / 38 |
イオン注入プロファイルの読み方
注入されたイオンは、シリコン原子との衝突でエネルギーを失いながら止まります。止まる深さのばらつきはおおむね正規分布になり、その平均が投影飛程 Rp、標準偏差が ΔRp です。軽いボロンは深く入って広がり、重いヒ素は浅く鋭く止まるので、同じエネルギーでもボロンの Rp はヒ素の約5倍になります。
ドーズ Φ を分布の面積とすると、ピーク濃度は約 0.4Φ/ΔRp です。浅い接合を作りたいときはエネルギーを下げるのが基本ですが、低エネルギーのボロンはビーム電流が取りにくいため、質量の大きい BF₂⁺ を使ってボロンに渡るエネルギーを 11/49 に下げる方法がよく使われます。
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