Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
В заключение рассмотрим еще одну примесь — углерод, которая практически всегда содержится в кремнии и облучением легко переводится в междоузельное положение. В междоузель- -1 ном положении атомы углерода подвижны уже вблизи комнат-пой температуры (~40°С) [56, 57]. В кристаллах с углеродом резко возрастает скорость введения дивакансий [56]. В при- I сутствий кислорода ЭТОТ эффект проявляется меньше. Авторы : [56] наолюдали ряд полос, которые связывали с различными ^ комплексами, включающими кислород и углерод. Они имеют I
различную температурную стабильность: возникают при '160___
180 С, отжигаются при 220-340°С. В кремнии с углеродом и кислородом образуются и более сложные центры. Так, авторы
80
158] интерпретируют спектр ЭПР Si—G15 как происходящий
от ассоциации [СО -(- И,]—«молекулы» СО и дивакансик_________
и приписывают ей уровень ?„ + .0,32. В этой же работе предполагается, что ЭПР спектр G16 связан с отрицательно заряженным состоянием того же дефекта (СО + 73), с которым связан уровень Ес—0,43 эВ.
Раз упорядоченные области. При облучении кремния электронами с энергией примерно более 10 МэВ,нейтронами, ионами возникают разупорядоченные области. В первой модели [59] предполагалось, что сердцевина разупорядочеыной области представляет сооой материал, получаемый после облучения полупроводника предельно большими дозами, и отделяется от неповрежденного кристалла областью пространственного заряда. Длительное время эта модель использовалась для объяснения экспериментальных данных. Однако не все результаты объяснялись с ее помощью. В 1972 г. Н. А. Ухин [60] предложил модель образования и отжига разупорядоченных областей, учитывающую новые экспериментальные факты. Суть модели состоит в следующем.
В результате первичного акта передачи атому материала достаточно высокои^энергии (порядка нескольких десятков килоэлектронвольт) образуется сгусток из моновакансий и меж-доузельных атомов. Междоузельные атомы, мигрируя после своего возникновения, могут аннигилировать с моновакднеи-ями или покидать поврежденную область, диффундируя в матрицу. Моновакансии в дополнение к этим процессам могут образовывать нецодвижные и устойчивые при данной температуре комплексы с примесями и дивакансиями.
При комнатной температуре часть вакансионно-междоузель-ных нар отжигается уже за времена порядка 1(У6 с, когда на фоне практически неподвижных вакансий междоузельные атомы интенсивно мигрируют. Вместе с тем из-за большого градиента концентрации междоузельных атомов на границе раздела между поврежденными областями и основным материалом —• матрицей — большая часть их за указанное время покидает эти ооласти, в результате чего в поврежденной области остается сгусток моновакансий.
В более поздние времена (порядка нескольких миллисекунд) наблюдается миграция одних лишь моловакансий в пределах поврежденных областей и их ближайшего окружения. При этом внутри областей образуются дивакансии, а на их периферии г комплексы вакансий с примесями, присутствующими в большой концентрации, например, с кислородом. Глубина проникновения моновакапсий в матрицу и, следовательно, окончательный размер разупорядоченных областей будут определяться концентрацией примесей в матрице, с которыми моновакансии способны образовать устойчивые комплексы.
Таким образом, разупорядоченная область представляет
6 Заказ 777 gp
собой сложное образование, состоящее из насыщенного дива| кансиями ядра и оболочки, включающей комплексы монова! кансии с примесями. Наиболее вероятно образование квазимоЗ лекул БЮ4 или ЯЮ. I
Высокотемпературный отжиг таких повреждений должен протекать в несколько стадий и полностью завершаться -лит!
при очень высоких температурах 700—800°С. Если предположен
опл°° квазимолекУлах; верно, то на ранней стадии отжига (200-1 к должна происходить диссоциация дивакансий в ядре (I образованием либо дополнительных квазимолекул, либо устой! чивых при указанной температуре комплексов вакансий с при! месями. После завершепия этой стадии отжига в материал! остаются лишь одни оболочки, толщина которых может увели! чиваться. При дальнейшем отжиге должны наблюдаться изме! нения, связанные главным образом с перестройкой указанных! оболочек вплоть до их полного распада. " д
Модель Н. А. Ухина, являющаяся большим шагом вперед * рассматривала разупорядоченные области как системы с по^ стоянными после окончания стабилизации свойствами. Даль! нешпее развитие модели шло по пути конкретизации первичных процессов формирования и стабилизации областей! разунорядочения. В литературе обсуждались два механизм?! разделения вакансий и междоузельных атомов — так называ! емый спонтанный внутрикаскадный отжиг близко расположен^ ных пар [61, 62] и диффузионный, учитывающий большое раз-1 личие в коэффициентах диффузии вакансий и междоузельных! атомов (см., например, [63]). И в том, и в другом случае, как по! казано в цитированных работах, «выживает» очень незначитель-1 пая часть (~10%) дефектов, первоначально образовавшихся в каскаде. ' !
