Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смирнов Л.С. -> "Легирование полупроводников методом ядерных реакций" -> 63

Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.

Смирнов Л.С., Соловьев С.П., Стась В.Ф., Харченко В.А. Легирование полупроводников методом ядерных реакций: Монография — Новосибирск: Наука, 1981. — 186 c.
Скачать (прямая ссылка): legir.zip
Предыдущая << 1 .. 57 58 59 60 61 62 < 63 > 64 65 66 67 68 69 .. 76 >> Следующая


В заключение отметим, что повышение температуры отжига выше 900°С нежелательно, ибо тогда возможна диффузия атомов фосфора и усиленный захват их различными несовершенствами структуры. В результате изменяются абсолютные значения и возрастает неравномерность распределения удельного сопротивления [34].

} 4.4. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ЯДЕРНО-ЛЕГИРОВАННОГО КРЕМНИЯ

Концентрация и подвижность носителей заряда

Как отмечалось, после отжига радиационных дефектов в ядерно-легированном кремнии устанавливаются стабильные значения удельного сопротивления, концентрации и подвижности носителей заряда. Однако остается пока открытым вопрос, что имени о определяет стабильность и величину соответствующих характеристик. В частности, по аналогии с ионным легированием возникает вопрос: весь ли фосфор после отжига находится в электрически активном состоянии. Ответ на него можно получить с помощью эксперимента, в котором сравнивается концентрация носителей заряда с концентрацией фосфора, определяемой, например, методом активационного анализа. Фактически должна проверяться применимость равенства

щ -К., (4.3)

которое для некомпенсированного кремния справедливо в достаточно широком интервале температур [35].

Выше отмечалось, что по мере накопления атомов фосфора возрастает концентрация нестабильного изотопа фосфора-32, который претерпевает р~-раслад с периодом полураспада 14,3

, 149
. Таблица 4.3 ,

Результаты сопоставления концентрации носителей тока, определяемой по эффекту Холла, и концентрации фосфора, найденной по наведенной -

радиоактивности

Определяемая величина Метод определения Значения
Концентрация фосфора То же Концентрация носителей тока Удельное сопротивление То же Расчет По наведенной радиоактивности По эффекту Холла Расчет Четырехзондовый (27±5)-1014 см~® (28±4,8)*1014 см~3 (26±5,2).101* см"8 1,6±0,3 Ом*ш 1,7±0,12 Ом-см

дня. В специально поставленном эксперименте измерялось количество радиоактивных ядер изотопа Р32 с помощью 4зт~ $ счетчика на установке «Протока», а затем концентрация атомов фосфора Р31 определялась из выражения •

Р31 = ох [Р32 ]А,2№30/((т2(Хг — 1 + е-^)), (4.4)

которое является решением системы уравнений

^=ФаЛР31]-Х[Р»2], (4.5)

аналогичных уравнениям (2.33) и описывающих накопление изотопов Р31 и Р33 с учетом распада последнего. При составлении и решении системы (4.5) предполагалось, что время облу- : чения намного больше периода полураспада Б!31, что эквивалентно прямому превращению 8130 -> Р31.

Полученные экспериментальные данные суммированы в табл. 4.3. Там же приведены расчетные и измеренные четырех-зондовым методом значения удельного сопротивления. В нре-делах экспериментальных ошибок получено хорошее согласие экспериментальных и расчетных значений. Для экспериментов использовались образцы, вырезанные из слитка кремния р-ти-па с удельным сопротивлением 8000 Ом* см, полученного методом бестигельной зонной плавки. Образцы облучались потоками нейтронов 1017—5-1013 см.-2 и подвергались отжигу В вакуумированных кварцевых ампулах при температуре 800°С в течение 1 ч. Попутно установлено, что основной вклад в радиоактивность вносит нестабильный изотоп Р32.

В работе [36 ] в широком диапазоне концентраций аналогично сопоставлены данные, полученные при помощи эффекта Холла, с результатами измерения копцентрации фосфора ио наведенной у-активности, сопровождающей |3--распад Б181. Это под- I
'Гверждает, что отжиг при &00°С обеспечивает не только Достаточную полноту удаления радиационных дефектов, но и перевод атомов фосфора в электрически активное состояние.

В выражение о = 1/р = п^е кроме концентрации п и заряда электрона е входит подвижность носителей заряда Очевидно, что от правильного выбора значения подвижности будет зависеть точность попадания в заданный интервал значений удельного сопротивления. В различных литературных источниках приводится подвижность электронов от 1300 [37] до 1900 см2/(В-с) [38] Можно ожидать, что подвижность для ядерыо-легированного кремния будет отличаться от аналогичных значений для кремния, легированного в процессе выращивания.

Соответствующие результаты измерений холловской подвижности имеют следующий вид:

Поток нейтрог-—2

нов, см р, см3 .В"1-с"1

17 10 * 5-1017 17 810 2-Ю18 $•1018
1780 1730 1510 1810 1750
1700 1890 1765 1640 1530
1820 1750 1620 1690 1580

В исследованном диапазоне потоков нейтронов (концентрации введенного фосфора) не обнаружено существенных отклонений подвижности носителей от среднего значения, близкого к 1600 см2/(В*с).

Исследования в диапазоне температур 77—300 К показали, что подвижность носителей в ядерно-легированном кремнии изменяется с температурой как Г"1’7 [39], что заметно отличается от значений показателя, равного (—2,3) для обычного кремния, и достаточно хорошо согласуется с законом, предсказываемым теорией р ~ Т~1»5 (см., например, [40]). Соответствующие кривые температурной зависимости подвижности для легированных до разных номиналов удельного сопротивления об- тш 5. разцов кремния, полученного 2 разными методами, приведены на рис. 4.18.
Предыдущая << 1 .. 57 58 59 60 61 62 < 63 > 64 65 66 67 68 69 .. 76 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed