Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
Автор [64], пе исключая возможного вклада указанных! выше .механизмов, считает, что основной механизм, приводя-! щий к удалению междоузельных атомов из области каскада -4' процесс точечного (или линейного) «микровзрыва»: мгновенный значения выделившейся внутри каскада энергии,, эффективной внутрикаскадной температуры и эффективного внутрикаскада ыого давления вполне обеспечивают быстрый выброс значитель! ной части смещенных атомов за пределы каскада (без существенного разогрева и нарушения структуры прилегающей области кристалла). Образовавшиеся в конечном итоге раз упор я! доченные области состоят, как правило, из ядра, основу кото! рого составляют вакансионн-ые кластеры различной сложностей и дефектно-примесной оболочки, возникающей вследствие взащ имодействия разупорядоченных областей с окружением [65Щ Образование дефектно-примесной оболочки авторы [64, бЩЯ представляют следующим образом: междоузельные атомы основЯ ного вещества, вылетающие из разупорядоченной области, в рёЯ зультате взаимодействия с примесями «выталкивают» их в межЯ
доузельные положения. Междоузельные примесные атомы, обладая большими коэффициентами диффузии, диффундируют до кристаллу преимущественно в направлении разупорядоченной области. При диффузии междоузельные примесные атомы, встречаясь с вакансией, образуют примесь замещения, а встречаясь с узловой примесью, —комплексы типа междоузельная примесь 4- узловая примесь. Так разупорядоченная область оказывается окруженной дефектно-примесной оболочкой.
Авторы [65] полагают, что на этом процесс формирования разупорядоченных областей не заканчивается, особенно если облучение частицами продолжается и в кристалле генерируются вакансии и междоузельные атомы. Неоднородности строения разулорядоченных областей, локальные упругие напряжения и электрическое поле стимулируют процессы их «аккомодации» к окружению, декорирование точечными дефектами и образование крупных комплексов, вследствие чего, как полагают авторы, заряд разупорядоченной области был бы близок к нулю, если бы свойства среды оставались неизменными в течение достаточно длительного времени. Однако в условиях продолжающегося облучения образовавшиеся ранее разупоря-дочениые области находятся в среде, свойства которой непрерывно меняются, нарушая тем самым нейтральность разупо-рядоченных областей. Процессы «аккомодации» стремятся восстановить равновесие, но так как матрица в данном случае играет активную роль, а разупорядоченные области в силу внутренней стабильности обладают некоторой «инертностью», то изменения их свойств всегда будут отставать от изменений матрицы и разупорядоченные области окажутся заряженными. Из этих общих рассуждений делаются следующие выводы относительно заряда разупорядоченных областей:
1. Величина заряда разупорядоченньтх областей зависит от условий эксперимента и исходного материала (от того, как легко и полно идут процессы взаимодействия разулорядоченных областей с окружением).
2. Знак заряда разупорядоченных областей определяемся направлением движения уровня Ферми в матрице во.время облучения и исходным состоянием материала. Если уровень Ферми понижается, то заряд будет положительный, если повышается,, то отрицательный. .
Так, разупорядоченные области будут: а) положительными* если исходный материал п-типа и стремится принять собственную проводимость при паборе дозы; б) отрицательными, если исходный материал р-тина и также стремится к собственной проводимости при облучении; в) нейтральными, если проводимость исходного материала собственная и остается собственной при облучении. . .• • .
В работе [65] подчеркивается, то в большинстве рассмотренных случаев знаки заряда разупорядоченных областей и основе* > , .. . ' 83
пых носителей заряда противоположны, т. е. взаимодействие должно описываться потенциалом притяжения. Поэтому рассеяние носителей заряда на разудорядоченных областях может иметь в ряде случаев резонансный характер, и влияние разупо-рядочонных областей на электрофизические свойства кристаллов окажется существенным.
3.3. НАКОПЛЕНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ
Облучение кристаллов полупроводникового материала приводит к изменению его характеристик. Степень отклонения свойств облученного кристалла от необлученного зависит от многих факторов. Назовем лишь наиболее важные: 1) тип и энергия бомбардирующих частиц; 2) примеспый и дефектный состав облучаемого кристалла; 3) условия облучения (температура, интенсивность); 4) взаимодействие с исходными нарушениями кристаллической решетки; 5) конкуренция по захвату генерируемых простейших дефектов (вакансий и междо-узельных атомов) различными нарушениями идеальности решетки. В реальных условиях изменения характеристик материала определяется набором вторичных радиационных дефектов (см. например, [19]). В кремнии, содержащем кислород,, доминирующими вторичными дефектами являются Д-центры — комплекс вакансия кислород. В бездислокационном материале на начальных этапах облучения доминируют ^-центры (вакансия -{- атом донорной примеси). Концентрация комплексов, включающих примесь, стремится к насыщению. Можно назвать две причины такого насыщения. Первая, тривиальная,—* истощение примеси. Вторая заключается в следующем: по мере накопления комплексов возрастает вероятность взаимодействия вакансии (или междоузельного атома) и этих комплексов с образованием более сложной ассоциации, если подошел тот же компонент пары Френкеля, или с освобождением примеси, если подходит противоположный компонент. В последнем случае имеет место аннигиляция пары Френкеля и примесь выступает как центр аннигиляции.
