Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
Существенное влияние на кинетику отжига оказывают дислокации [104]. В германии скорость отжига дефектов, ответственных за изменение концентрации носителей заряда, уменьшается с увеличением плотности дислокаций. В деформированных образцах при отжиге наблюдаются резкое уменьшение и аномальный ход температурной зависимости подвижности носителей заряда. В процессе отжига вследствие распада комплексов возникают подвижные точечные дефекты и вступают в силу законы конкуренции, касающиеся захвата подвижных дефектов дислокациями и стабильными дефектами. Это способствует возникновению «облаков» дефектов вокруг дислокаций, перестройкам дефектов, результатом чего будет или аннигиляция, или образование более стабильных ассоциаций.
Весьма красноречиво свидетельствуют о перестройках дефектов при изохронном отжиге данные работ [25, 53], представленные на рис. 3.21. В кремнии, облученном нейтронами, исчезновение одних дефектов вызывает появление и рост концентрации других.
Отжиг крупных дефектов исследовался в образцах, облученных ионами и нейтронами. Эффекты при этих видах облучения были подобными (при расчете дозы облучения и распределения дефектов). В связи со все более широким применением ионного легирования имеется больше фактического материала именно по отжигу радиационных дефектов в слоях, облученных ионами. Причем большое внимание уделяется тем режимам отжига, в которых проявляется в максимальной мере электрическая активность легирующей примеси. Подробно о радиационных дефектах в ионно-легированных слоях, режимах облучения и отжига можно прочитать в монографиях [19, 20, 105— 107]. Здесь вкратце рассматриваются отжиг и перестройка дефектов в облученных ионами слоях кремния (отжиг кремния, облученного нейтронами, рассматривается в гл. 4).
Большая часть крупных дефектов решетки, возникающих при внедрении ионов в кремний и германий, отжигается при температурах 600°С и - ниже. Измерения эффекта каналирования показывают, что существуют четко выраженные стадии от-
7* 99
Рис. 3.21. Изменение Относительного числа и ара магнитных центров при
изохронном отжиге.
нгага, Путем электронно-микр ос конических исследований установлено, что дислокационные петли образуются при отжиге разупорядоченных областей в основном при температурах выше 600°С. В кремнии и германии после облучения тяжелыми ионами характер отжига сильно зависит от дозы. В области малых доз, когда треки частиц отделены друг от друга, кристалл восстанавливается при 180°С в германии и при 260°С в кремнии (рис. 3.22). При больших дозах, когда образуется аморфный слой, рекристаллизация происходит при 380°С в германии и при 570°С в кремнии. Эти температуры соответствуют медианам кривых 10-миыутного изохронного отжига. Изменение времени отжига сдвигает указанные температуры. Очевидно также, что в характеристиках отжига должен быть какой-то переход от случая отдельных пространственно хорошо разделенных разупорядоченных областей к случаю сплошного; аморфного слоя. В этой переходной области доз кинетика отжига зависит от того, какая доля разупорядоченных зон, окру жающих каждый трек, взаимно перекрывается. Примером характеристики отжига для такой переходной дозы может служить промежуточная кривая для образца германия (см.
рис. 3.22). М
В случае изолированных разупорядоченных областей в образцах, подвергавшихся ионному внедрению, ход отжига ди-
. . . '¦:Т
-100 , ¦ ,ч|
Рис. 3.22. Зависимость числа дефектов от температуры отжига кремния (а) и германия (б) [105]'.
а ~ бомбардировка ионами сурьмы, мышьяка и галлия (1 — большая доза, 2 — малая); б — то же, ионами индия (1 — большая доза, 2 — промежуточная, 8 — малая).
Рис. 3.23. Отжиг дефектов в кремнии, облученном быстрыми нейтронами и подвергнутом ионной бомбардировке.
1 — ионно-легированные образцы (40 кэВ, сурьма, 1-Ю1* см 2); кремний, облученный быстрыми нейтронами: 2 — Ф =4-101в см а, з — Ф = 5-Ю1® см-2; 4 —об-
ласть кристаллизации аморфного слоя.
вакансий и полного числа дефектов повторяет ход отжига дивакансий и изменений интенсивности прошедших рентгеновских лучей в образцах, облученных быстрыми нейтронами (рис. 3.23). Это показывает, что не только характер разупоря-дочения одинаков в этих двух случаях, но и поведение отжига обусловлено миграцией и диссоциацией дефектов одного и того же типа. Характер изохронного отжига в кристаллах, содержащих только точечные дефекты, и в образцах, имеющих еще и р неупорядоченные области, различен. Этот эффект иллюстрируется рис. 3.24, где показаны характеристики отжига пар вакансия — кислород, полученные путем измерения оптического поглощения. В материале, облученном электронами, интенсивность линии поглощения уменьшается, что указывает на диссоциацию пар вакансия — кислород. В материале же, облученном нейтронами, поглощение вначале растет и лишь затем убывает. Такой ход отжига объясняется освобождением вакансии из кластеров и захватом их примесями.
При исследовании восстановления электрофизических характеристик нарушенного слоя в кремнии рассматривают стадии отжига ниже 600°С и выше этой температуры.
