Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
Определенный оптимизм внушает также четкая тенденция повышения времени жизни с увеличением чистоты ИСХОДНОГО материала. Обусловлено это, по-видимому, тем, что с умеиыпе-нием остаточных примесей падает число центров зарождения микродефектов и соответственно уменьшается вероятность появления новых рекомбинационных центров.
Дефекты структуры
Реальные монокристаллы всегда содержат то или иное количество структурных несовершенств, К нем относятся: точечные дефекты, включая атомы примесей и их комплексы; линейные, дефекты — дислокации; двумерные дефекты типа дислокационных петель и. дефектов упаковки, поверхность и границы; объемные несовершенства (поры, частицы инородных фаз и др.).
В гл. 3 показано, что со структурными несовершенствами активно взаимодействуют радиационные дефекты как на стадии облучения, так и в процессе отжига. При этом меняются размеры, плотность и электрическая активность врожденных дефектов [49]. В результате такие характеристики ЯЛК, как, например, рекомбинационные, будут отличаться от характеристик исходного материала. Кроме того, последствия этого взаимодействия, как будет показано далее, сказываются на однородности распределения и точности попадания в заданные пределы номиналов удельного сопротивления.
С точки зрения изменения дефектов структуры под действием радиационной обработки монокристаллический кремний
> . 157
/ можно, разделить на три группы. К первой группе относятся кристаллы, характеризующиеся определенным видом рос#! вых дефектов, плотность которых под действием радиационной обработки может изменяться. Такие кристаллы достаточш легко выявляются и бракуются еще на стадии получения йб| ходиого материала. Ко второй и третьей группам относятс# монокристаллы кремния, в которых до облучения дефекты не обнаруживаются. Различаются они реакцией на рациационГ ную обработку: в некоторых монокристаллах после облученй! и отжига наблюдается неконтролируемое появление дефектов!! Для того чтобы воспрепятствовать такому процессу, иеобхЩ димо знать механизмы: взаимодействия радиационных и ростЩ вых дефектов. К ним относятся: ' :'1||
1... Распад преципитатов и рассасывание атомов примесецЯ локализующихся в области ррстовых дефектов. При реализйш ции этого механизма плотность дислокаций и двумерных' йЩ фектов в бездислокационных кристаллах возрастает следующий^ образом: ‘
Номер образца Поток нейтронов,
МЕТОД БЕСТИГЕЛЬНОа ЗОИНОЙ ПЛАВКИ
•-2
СМ
Исходная
после облучения После последующего отжига
2.3-Ю17 ^2,2-1017 6,2-1017
Плотность ямок травления, смГ3
9,8-1О3 6,3-103 8,8-103
2.4-10* . 1,3-10;* 1,2-10*
1.0-1018 2,5.10*7
¦ ; : Щ
; . ¦ .
2,5-10* Вездисл,І
3.0-ю* »
2,3-10*
1,3-10*
1,2-10* 3,0-10*
Номер образца
Поток нейтронов, см'?
Исходная
после облучения После последующего отжига
МЕТОД ЧОХРАЛЬСКОГО 1 2 3
2,3-1017 4,0-10*7 2,5-1017
Плотность ямок травления^ сл/Г2 5,5-103 6,0-103 1,3-10*
9,1-Ю3 7,4-1,0» 1,3-10*
4 5
/
3,1-1017 2,5-Ю17
7,2-103 Бездисл. 1,0-10*
2,0-103
4,3-103 5,2*Ю3 2,4-Ю3 ¦
Кроме того, в случае бездислокационных кристаллов, выращенных в атмосфере аргона с водородом, после радиационной обработки появляются места аномального растравливания, подобные отмеченным и [30]. Размеры этих дефектов достигают нескольких сотен микрон, и изготовить из кремния с такими Дефектами работоспособные р — «-переходы не удается. Характерная особенность двухмерных дефектов — их распределение, отражающее фронт кристаллизации (рис. 4.26).
2. Образование в области ростовых дефектов преципитатов из радиационных дефектов, атомов какой-либо примеси или их Комплексов. Этот механизм достаточно подробно исследован
1ч ,
^58
Рис. 4.26. Характер распределения микродефектов на торце слитка кремния, легированного методом ядерных превращении. .»
в работе [49], где показано, что дислокации являются эффек тивными стоками для радиационных дефектов. Так, в кремнии, полученном методом Чохральского, обнаружено, что после облучения и отжига некоторая часть кислорода локализуется в области дислокаций. Вероятно, атомы кислорода попадают во время отжига в область дислокаций в результате стока в виде А-центров. Согласно [50], локализованный кислород эффективно препятствует избирательному травлению, что проявляется в изменении формы ямок травления и их плотности (см. пункт 1).
В бездйслокационных кристаллах в результате стока радиационных, дефектов на ростовые микродефекты во время облучения и отжига размер последних становится выше критического, и такие дефекты начинают легко выявляться. Кроме того, при осаждении частиц инородной фазы вполне вероятно образование вокруг них дислокационных петель из атомов кремния, вытесненных из объема второй фазы.
3. Радиационно-стимулированная коалесценция ростовых дефектов малых размеров, возможная в процессе облучения и последующего отжига. 4 / .
4. Образование дефектов радиационного происхождения, которые могут выявляться с помощью избирательного травления [513. Аналогичные изменения дефектов структуры, согласно 131], паблюдаются и в кристаллах кремния, облученных быстрыми электронами, которые создают лишь точечные дефекты.
