Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
16,0
6,0
17.0 5,2
19.0
700"—800аС можно получить достаточно стабильные и воспроизводимые значения удельного сопротивления, концентрации и подвижности носителей, причем это справедливо-для кремния, облученного различными интегральными потокаминей-тронов вплоть до 1021 см-2 и в разных реакторах с отношением пото-. ка медленных нейтронов к быстрым от 1700 до - . д , 3-^10 [42 ].
' При попытках получить стабильные значения т исследова-те ли встретились с рядом особенностей поведения ЯЛ К. В частности, оказалось, что в отдельных слитках стабильные значения г получаются при более высоких температурах отжига, чем это необходимо для получения стабильных значений р, "?гг-, р, и что процесс восстановления т зависит от ряда факторов, включающих чистоту и сопротивление кристалла, Длительность выдержки при температуре отжига, атмосферу печи, скорость охлаждения и др. (см. [42]).
Неожидан и до сих пор необъясним факт получения ЯЛ К с высокими значениями т при облучении потоком нейтронов с большим содержанием быстрых нейтронов и, следовательно, в условиях образования большей концентрации радиационных дефектов, тогда как следовало бы ожидать обратного эффекта [42, 46].
Известная для обычного кремния корреляция значений времени жизни и удельного сопротивления, а именно т (в мкс)
5 р (в Ом*см), выполняется и для ядерно-лёгированного материала,однако в случае ЯЛК обнаружены большие вариации
55 ^
с?
2-Ю5-
2мм ь---1
а
\ио%
р^1Ю0ъЛ' см
•• •
{1К
\ч
1мм (----1
. \±ю%
Рис. 4.22. Микрораспределение удельного сопротивления в радиальном направлении обычного (а) и ядерно-яегнрованного (б) Кремния [45].
а — кремний легирован в процессе выращивания; б — то же, методом ядерных - . . ' превращений.
454
значений т в различных участках одного и того же кристалла, так что отношение Тщах/ТиПп достигает 30 в ЯЛК, полученном методом бёстигельной зонной плавки [46], и порядка 10 в ЯЛК, полученном методом Чохральского (по дан-дым авторов)^
Для конкретизации приведенных фактов напомним, что исходный кремний, полученный методом бестигельной зонной плавшц обычно характеризуется значениями т ^ ~1—Змкс [47]. Нелосред1 ственно после облучения значения т настолько ма-г лът, что их практически невозможно измерить. В процессе высокотемпературной обработки по мере отжига Дефектов значения т восстанавливаются (рис. 4.23). При этом конечные значения т существенно зависят от совер^ шенства, кристаллов и слабо — от потока нейтронов (табл. 4.5), Однако полного восстановления исходных значений т не происходит. ...
Наиболее четко , этот эффект проявляется в монокристаллах кремния с плотностью дислокаций ~ ~ (2—5)*104 см""2 18, 16], причем для без дислокационного кремния минимальные значения характерны для кристаллов с ростовыми микродефектами, и имеет место корреляция между концентрацией микродефектов и степенью
ю
ей
И"
в
я
ю
со
Е-н
н
к
65
и
V
я
ы
о
0
к
н
и
1 &
н
о
Н
Ен
о
о
о
я
и
я
м
'Я
я
Б
и
б
I
к
К о Я № я Е о т
? ¦
§ я
Ф я. п ¦
о
Я
к
в
я
я
е,
я
И
О
н
ф
я
в>
Ен
§
0
. И
1
Я
0 с
з.
о-
1
§'
и
я
?
я
ф
Рн
К
(М
1
Й
и
и о К о , о,
Ен
ш
м
И
в
с
К
И
си
Й
К
о
Ь*
о
в
ос
«о
ОС
ся
• о
т-1
С'З
сГ
• О
’ЧрН
га
о
«5
I
03
н
0
я
я* д к
№ -» <Ь 03 м И
:Й ?
* Й о я
^ о>
1
а>
. я о с
о <м о
тН
СО О 00
о
о со
тН чН .
5“
&
>3
3
я
н
Си
ср
ОС о стз
О со
нН нН
I I
<30.0
о
о <м
нгН -*Н
I I
00 С5
ОС
Ю О ¦нН С-.
О о
нгНКЧ
Ю О нН КО
•я
<М о
НИ Ю
со о , со
о о
нН 00
>3
3
к
I
а
Ьч
00 о
о
СО' 00
вз о
СО
чН ю
1> о
со
о
-я О
Ю нН 1 1 н? С- • 1 !
I 1 со о 1 1 ¦ <м о
о ю
нн
О
Осо о
НН нгН 1 1 «О 00
1 юо 1 1 со о
со 00
.тН
Ен
§1
«¦
м
о
ф
\0’,
я
Н< В
О ЧС
Рн я . ф
юРЭ
«
в
к
в.
Ф
Ен
о
я
ч
а
о
ф
ю
!
?
я
ч
К'
о
а)
о
«
в
я
И
о
я
%¦
И
о
И.
" § м
ез
ф'
ю
\
со
??
к
I
к
о
3
а
е
о
о
м
Е*
о
н
И
ч
и
н» К
о к
нН К
• ф
ющ
Я
о
Н«1
о
ф
я
И
я
я
ф
я
Я
о<
И
11*
155
лые поля). В местах, свободных от дефектов (темные поля), время жизни по отношению к исходному измепилось в меньшей степени. Более существенно величина т изменялась в кристаллах, где микродефекты вытравливались в виде холмиков, являющихся, вероятно, преципитатами металлических примесей.
В настоящее время еще недостаточно экспериментальных фактов, чтобы детально описать механизмы деградации значений времени жизни носителей в ЯЛК. Поэтому пока не ясны и способы надежного управления этим параметром в процессе облучения и последующей термообработки, хотя известны попытки решения этой проблемы. Так, согласно [42], иаилучших результатов удается достичь при отжиге ЯЛК, полученного методом бестигелъной зонной плавки, в течение часа при 1000°С в геттерирующей атмосфере. Скорость охлаждения выбирается такой, чтобы не было остаточных закалочных явлений. В связи с этим рекомендуется охлаждать ЯЛК от 1000 до 650°С со скоростью 20 град/ч для отжига дефектов, далее обеспечить быстрое охлаждение от 650°С до комнатной температуры и тем самым предотвратить образование кислородных комплексов в области 450°С.
