Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
(6), и эталона (10-9 г), облучавшегося вместе с рабочим
(7). Эти результаты подтвердили влияние гамма-излучения на размытие термодиффузиопного профиля золота (объемный источник примеси) и значительного проникновения примеси из поверхностного источника в объем кремния [54].
Сведения по диффузии других примесей приводятся в [56, 144]. Результаты указывают на проникновение примесей Au, Rh, Ni, Со и других элементов в Si при облучении дефектообразующими частицами.
Беньер и Агравел наблюдали перераспределение Au в р-Si при облучении его на реакторе потоком тепловых нейтронов 3,5 • 1013 см-2 • с~‘ в течение 24 ч [54J. Исследовался материал особой чистоты, зонно-плавлепный, бездислокационный, ориентированный по [100]. Пластины содержали Au в виде неконтролируемой примеси (малой концентрации). Профиль распределения измеряли методом анодного окисления (с шагом по «0,1 мкм) и просчетом остаточной активности.
Наведенный трансмутационным легированием 31Р равномерно распределяется по глубине пластин (рис. 6.24, а),
224
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
в то время как профиль Au (рис. 6.24, б) описывается резко спадающей кривой, выходящей на плато при х « «2,5 мкм от поверхности. Изменение концентрации Au от 1017 см-3 в первых слоях до 1015 см~3 на глубине 1 мкм и далее падение ее до значений 3 ¦ 1013 см-3 в объеме образца связаны с обратной диффузией Au и генерированием его на дефектах вблизи поверхности.
/Удц, CM-S
' *
101S \
10’5 -10м -
¦jgiA____I______|_____I
12 3
, х.мпм
б) <
Рис. 6.24. Концентрационные профили распределения Р (а) и 198Аи (б) в Si, облученном нейтронами реактора [54].
Низкотемпературная миграция примесей против градиента концентрации ранее наблюдалась в ряде материалов. Восходящая низкотемпературная миграция Na+ в системе Si—Si()2 описана в [75J: диффузия стимулировалась облучением системы ионами Аг+ с энергией 2 кэВ. Na из поверхностного источника (напыленного в вакууме) проникал в окисле на глубины, значительно превышающие проекционный пробег ионов Аг, и распределялся в соответствии с профилем, представленным на рис. G.25.
Измерения профиля проводились методом радиоактивных изотопов (чувствительность метода по Na ~ 4 • 109 атомов). Технология послойного стравливания и измерения остаточной активности предусматривала исключение адсорбционного эффекта. Низкотемпературная миграция зависит от сечения ионизации бомбардирующих ионов (с равной энергией Е — 2 кэВ). Например, для одинаковых
jVp, 10мсм'3
а)
х,мнм
§ 3] НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ В Si 225
потоков ионов Ar+, В+, Р+, Ф = 10“ см-2, миграция Na наблюдалась для Аг+ и Na". На границе раздела окисел — подложка имело место скопление значительного количества атомов 22Na, прошедшего через слой Si02 толщиной 5000 А. Радиационный эффект авторы [75] объясняют низкотемпературным дрейфом заряженных понов Na.
х, А
Рис. G.25. Профили распределения 22Na в системе Si—Si02 [75]. Кривые: 1, 2 и 3 — образец облучен азотом, Е0 = 2 кэВ, Ф = 1015 см-2; 4 и 5 — облучен аргоном, Е0«2 кэВ, Ф = 3-1014 см-2. Исходная концентрация Na на поверхности равна 2-10 14 см“2 (I—3) и 2*1013см“2 (4, 5).
В [75] описана восходящая миграция Na в Si и С1 в системе Si02—Si, которая инициировалась облучением электронами малых энергий. Эффект был обнаружен методом оже-эмиссионного анализа. Облучение электронами с Е0 = 2,5 кэВ вызывало существенное перераспределение концентрационного профиля Na или С1 в объемном источнике. Ионизованный С1 двигался против градиента концентрации. Процесс восходящей миграции наблюдался только под действием электронного пучка. Под пучком
226
ВЛИЯНИЕ ИвЛУЧЕГШЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
бомбардирующих частиц С1~ перезаряжался на С1+ и за время жизни состояния С1+ переносился полем объемного заряда к границе раздела вакуум — Si02 [75]. Дошедший до поверхности С1 десорбировал под влиянием бомбардирующих электронов (радиационно-стимулированная десорбция) [145].
Стимулированная гамма-квантами 60Со низкотемпературная миграция примесей Sb н Р в Si изучена авторами [88]. Процесс перемещения иримесп контролировался по смещепшо в результате облучения границы раздела эпитаксиальная пленка — подложка. Эпитаксиальные пленки были получены хлорид-водородным методом. Профиль распределения Р или Sb определялся измерением р методом растекания тока вдоль косого шлифа. Наиболее чувствительным к воздействию радиации оказался переходной слой пленка — подложка.
Электрическая граница пленка — подложка перемещается с ростом дозы излучения. Направление смещения зависит от направления градиента концентрации примеси в области перехода. Для системы эпитаксиальный слой Si<Р> — подложка Si<B>, когда концентрация Р превышает В, электрическая граница переходной области смещается в глубь подложки (рис. 6.26) и после 24 ч облучения смещение составляет 13—14 мкм. В случае, когда концентрация примеси в подложке меньше, чем в пленке, граница пленка — подложка смещается в сторону слаболегированной пленки (рис. 6.27).
