Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
і — металл; 2 — окисел,
172
На основе таких областей в работе [683 предложены различные микросхемы оригинальной структуры.
Заслуживают внимания также изготовленные методом ядерных превращений диоды, емкость которых резко зависит от приложенного обратного напряжения. Такие диоды характеризуются следующими параметрами: емкость при нулевом смещении 60 пФ; напряжение пробоя 50 Рис¦ 4АЗ• Распределение нейтронно-В; размах изменения емкости го потока на разном расстоянии от 400%. . щели [68].
При изготовлении мощных высоковольтных приборов принимаются специальные меры для предотвращения поверхностного пробоя и миграции ионизованных примесей по поверхности. Так, в планарных транзисторах создаются охрапные кольца, в других приборах — фаски с положительным или отрицательным углом скоса [58]. В результате поле на поверхности уменьшается и становится существенно ниже, чем в объеме.
Аналогичной ситуации можно добиться и с помощью метода ядерных превращений. Применяя при облучении специальные экраны, в пластинах кремния можно создать любой желаемый профиль распределения удельного сопротивления по диаметру и таким образом регулировать глубину залегания и ширину р «.-перехода на периферии и в центре прибора. Один из вариантов профиля в пластинах кремния заданной толщины показан на рис. 4.43.
Некоторые тенденции развития метода ядерног© легирования полупроводников
Учитывая ближайшие тенденции развития полупроводникового приборостроения, можно с большой уверенностью связывать дальнейшее распространение и совершенствование метода ядерных превращений с получением в первую очередь полупроводникового кремния. Так, уже на сегодня имеется ряд идей, касающихся расширения круга примесей, которые можно вводить в кремний с помощью ядерных реакций.
Например, уже в ближайшее время становится реальным получение кремния р-типа с помощью фотоядерных реакций (см.^§ 2.3), так как при наличии источников излучения с требуемой интенсивностью и энергией у-квантов при решении всех
остальных технологических вопросов можно будет ВО МНОГОМ ГЯ воспользоваться опытом легирования кремния с помощью Я ядерных реакций на медленных нейтронах, - !Я
Учитывая также достигнутый высокий уровень техники Г! И технологии, ^можно говорить о легировании кремния галлием Я как о ближайшей перспективе. Для этого нужно облучать 'Я медленными нейтронами кремний, в который предварительно-! введено некоторое количество германия [71]. Как следует из | табл. 2.6, германий претерпевает ядерные превращения с обра- Д вованием галлия по реакции ^
Ое70(я, т)Со71 — Оа71. (4.14)
В этом случае Оа71 образуется одновременно с фосфором,; || получающимся из в!30, поэтому необходимо создать условия*- Д при которых концентрация Оа71 будет больше концентрации ' | Р31 и других возможных донорыых примесей. Для повышения I эффективности образования галлия можно легировать кремний 4 германием, предварительно обогащенным изотопом Оо70, или Д вводить германий в кремний, не имеющий изотопа Б!30. Анало- : гично можно получить германий п- или р-типа, если подвергать ¦•( ядерному легированию материал, обогащенный одним из изо- ' топов: Ос'°, Ве74, Ое70, и вводить соответственно примеси Оа71,; Ав75, Эе77 без осложняющего влияния конкурирующих ядерных реакций.
Использование изотопных составов представляет интерес и с точки зрения выяснения вклада ядерных превращений в дефектообразование и другие процессы, связанные с формированием свойств ядерно-легированных материалов. Поэтому кажется заманчивым сравнительное комплексное исследование облученных в идентичных условиях образцов кремния, представляющих собой: 1) естественную смесь изотопов Б!'28, 8В9,; 81°°; 2) смесь изотопов 8128и ?а29; 3) изотоп Б!30. Вообще, следует ожидать, что переход к ядерному легированию определенных изотопных составов может сыграть большую роль в решении проблемы ядерного легирования полупроводниковых и других материалов.
Весьма перспективными представляются идеи использования метода ядерных превращений для легирования эпитаксиальных слоев [72]. В этом случае удается обойти ограничения метода, обусловленные малой длиной пробега облучающих частиц в полупроводнике, и использовать его для получения полупроводниковых слоев, в частности, из семейства А111 Ву. Применение масок позволит контролируемо легировать отдельные области эпитаксиальной пленки.
В практике легирования некоторых полупроводников может оказаться также полезным метод, предложенный в работе [731. Если нужные примеси по каким-либо причинами нельзя ввести в кристалл обычным путем, то в поверхностный слой материала
174 ' : . , ,
их предварительно внедряют с помощью ядерных реакций. Затем в процессе последующей переплавки материала объем формируемого монокристалла может быть насыщен примесью, перешедшей из поверхностного слоя. В ряде случаев ионным внедрением или путем эпитаксиального наращивания в поверхностный слой можно вводить атомы таких элементов, которые при облучении способны претерпевать ядерные превращения с образованием необходимой примеси.
