Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Монография
Автор: Смирнов Л.С.Другие авторы: Соловьев С.П., Стась В.Ф., Харченко В.А.
Издательство: Новосибирск: Наука
Год издания: 1981
Страницы: 186
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76
Скачать:
Легирование полупроводников методом ядерных реакций
АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
ЛЕГИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ МЕТОДОМ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ
Ответственный редактор д-р физ.-мат. наук проф. Л. С. Смирнов
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Новосибирск • 1981
Легирование полупроводников методом ядервых реакций. Новосибирск: Наука, 1981. .
В монографии рассмотрены физические основы нового метода легирования полупроводников, побочные явления — радиационные дефекты, кинетика их накопления и отжига. Приведены данные о технологии легирования, требованиях к исходному материалу и свойствах легированных кристаллов.
Книга рассчитана па научных работников, интересующихся вопросами радиационной физики твердого тела и радиационной технологии полупроводниковых приборов, а также аспирантов и студентов вузов.
Авторы: .
Л. С. Смирнов, С. П. Соловьев, В. Ф. Стаеъ, В. А. Харченко
а304?,7л- ' 54.80.2403000000. © Издательство «Наука», 1981
055(02) — 81
ПРЕДИСЛОВИЕ
Управление свойствами полупроводников путем легирования их нужными примесями ДО заданных Концентраций является основным технологическим приемом при создании любых приборов твердотельной электроники. Атомы примеси вводят в запрещенную энергетическую зону полупроводника локальные уровни и служат либо поставщиками электронов или ловушками для них (донорами или акцепторами), либо центрами излучательной или бёзыалучательной рекомбинации неравновесных носителей заряда. Именно контролируемое введение примесей позволяет в широких пределах менять электропроводность полупроводников, тип проводимости, время жизни неравновесных носителей, подвижность электронов и дырок. Примесные атомы вводят на разных стадиях'технологического процесса в объем слитков или слоев при их росте, в тонкие слои так, чтобы сформировать кйкие-либо структуры. Отсюда довольно широкий набор методов, основные из них: введение примеси в расплав или газовую среду при получении кристаллов и пленок, диффузия примеси из поверхностных источников, виедрешщ примеси из пучка ускоренных ионов, формирование примесной подсистемы вследствие ядерных превращении атомов основного или сопутствующего вещества при облучении частицами. ' г
Бурное /развитие полупроводников продолжается всего третье десятилетие, и если вначале методы легирования и диффузия удовлетворяли поставленным задачам, то с развитием и усложнением полупроводниковых приборов, особенно при переходе на интегральные схемы, а также на большие интегральные схемы и силовые вентили большой мощности, выявились серьезные ограничения традиционных методов, связанные прежде всего с неоднородностями материала и генетическими дефектами кристалла, проявляющимися при диффузии. Применение и развитие радиационных методов, в частности ионного внедрения, открыло новые Перспективы в создании сверхсложных систем полупроводниковой электроники, когда размеры отдельных активных и пассивных элементов стали исчисляться микронами. Успехи ионного легирования обусловлены прежде всего необычайной управляемостью процесса
3
ж относительно малой чувствительностью его к генетическим дефектам. Но и теперь исходные неоднородности кристаллов и слоев являются основной причиной брака и разороса параметров полупроводниковых приборов.
Второе, может быть,; еще более важное направление электроники — производство высоковольтных полупроводниковых вентилей,; где уже сейчас предъявляются сверхжесткие требования к однородности свойств на шайоах диаметром около 100 мм.
Именно в связи с решением указанных проблем внимание исследователей вновь было обращено на метод легирования полупроводников с помощью ядерных превращений при облучении у-квантами, нейтронами или заряженными частицами,; так как он обещал получение однородно легированных кристаллов,, даже без микрофлуктуаций, на больших глубинах для нейтронов и у-лучей и однородно легированных по площади для заряженных частиц.
Идею легирования полупроводников с использованием ядерных превращений на заре полупроводниковой эпохи высказал К. Ларк-Горовитц. Он впервые провел эксперименты на германии. Тогда и выяснились нежелательные моменты, затормозившие развитие метода,— сильная наведенная активность ж,; главное, существенные изменения свойств кристаллов из-за введения сложных радиационных дефектов.
В настоящее время радиационные дефекты достаточно хорошо изучены, найдены пути их устранения, кремний стал основным материалом полупроводниковой техники. Качество его повысилось, упало содержание неконтролируемых примесей, а актуальность получения однородно легированного материала возросла. Именно поэтому наблюдается резкое увеличение интереса к ядерпому легированию полупроводников, чему в немалой степени способствовало то обстоятельство,; что метод оказался удачным для кремния. В данной книге — первой монографии по ядерному легированию полупроводников — предпринята попытка дать полную информацию об этом перспективном методе.
Монография объединяет вопросы от чисто металлургических до проблем прикладной ядерной физики и технологии современной полупроводниковой электроники. Надеемся,, что опа будет полезна широкому кругу специалистов.
