Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
4 Заказ 777 '
Таблица 2.6
Ядерные реакции на медленных нейтронах для некоторых полупроводниковых материалов
Материал Изотоп Концентрация изотопов, % . Селение поглощения ИЛИ активации, барн Реакции и конечные продукты ядерных превращений Влияние
на атом изотопа на атом смеси изотопов примеси
1 2 3 4 5 6 7 ;
Се Бстеств. 2,45+0,20 , РТ-захват 1) ве™ (п, у) Бе^ *¦ Са7* / 32 ' " 32 и>4 днн 31 а
Се70 20,55 3,42+0,35 0,7 2) {ве72, Се73] (п, у)-{Се73, Ос74} н
Ое72 27,37 0,98+0,09 0,26 3) Се” (я, у) ОеЙ ^ Л4» Д
Германии Се73 7,67 14+1 1Д 4> 04«(я.у)6о”---А453“.,ч8вй Д
Се74 36,74 0,21+0,08 0,07
Се73 7,67 50+10 ¦ 3,8+0,8
Э1 Бстеств. 0,16+0,02 5) (Э!28, в!29] (п, у) -+ {в!39, Э!30} н
Кремний 3128 8129 92,18 4,71 0,08+0,03 0,28+0,09 0,07 0,01. 6) 51*«(в, у) ЭГ3^ 2,32ч .! Д
8130 3,12 0,11+0,01 0,01
Сй Бстеств. 2537+9 . К-захват 7) Сй™6 (в, у) я. . ..... 48 й: ' - 48' -С.744- ¦• 'а' - - ,
1 2 3 4
Сс1106 1,22 ¦1,0±0,5
Са108 0,88 -
со110 12,39 0,2+0,1
Сс1111 12,75 —
са112 24,07 0,03±0,015
са113 12,26 20 ООО
Сульфид кадмия са114 28,86 1,1+0,3
са116 7,58 1,5+0,3
э Естеств.
§32 95,0 —
Ззз 0,760 •
з34 4,22 ' 0,26±0,05
836 0,014 0,14+0,04
1п Естеств.
Продолжение табл. 2.6
5 6 7
0,01 .К-захпат , „ 8) са™ <». Т) са^9 ая'м а
— э) {са110, са111, са112, са113} («., V) -> н
0,02 - [са111, са112, са113, са114]
— 10) са“4 (», V) са™ ^ Д
0.01 12 ООО и) са“8 (в, V) са“7—> ш“7—* бп“? 2.94 1,934 д
0,3
ОД
0,524^0,02 12) {Зз23 Э33} (га, 7) -V {в33, в34} . н
— 13) ЭЙ (я, у)йЦ-^—^ С13* 16 16 87,9 ДПЯ 17 д
— 14) 8?*-(л, 7) 8” С13^ 16 1(>5,07МИН 17 д
0,01
0,01
194±2 15) 1п443 Д-»- Зп114 ' 4У 49 ДНеЙ д
Окончание табл. 2.8
1 2 3 4 5 9 7
1пш 4,23 95,77 56+12 155+10 2,5 148 10) 1п^5(я, у)1п^а Р > 49 49 б4,о МЕП ОО Д
Сурьмянистый индий эь Естеств. 5,7+1,0 17). ЭЬ7?1 (п, у) ЭЬ722 -»¦ Те??2 > 51 ' Г/ 51 2|8одня о2 ¦ д
эьш эь123 57,25 42,75 6,8+1,5 2,5+1,5 3,9 1,1 18) 8Ь423 (я, у) ЗЬ^4 —?—-+ Те1,24 01 61 60,4 ДНЯ 52 д
Са Естеств. 2,80+0,13 19) Са33(л, V) ^азГ 21 д мия Се’3 д
Арсенид галия Оа00 Са71 60,2 39,8 1,4+0,31 5,0+0,5 0,84 2,0 20) Оа^ (л, у) Са'2 ОеЦ 21) Аз'^Аз-^Зе™ д
Аз75 100 5,4+1,0 5,4 ¦д
Пр имечание. В графе б символы над стрелками обозначают характер доминирующего распада, а время под стрелками— период полураспада нестабильных изотопов.
*ис. 2,5. Зависимость измеренной по эффекту Холла концентрации атомов фос-Фра после облучения в реакторе различными интегральными потоками нейтронов и последующего отжига при 800° в течение 1 ч для кремния р-типа с р = 200 Ом X X см, полученного методом бестигельной зонной плавки [28].
Сплошная линия — концентрация фосфора, вычисленная по формуле (2.24).
Мр, см"
10
и.
10
12
10і'
Ф, СМ-2
с 1п в СйБ (отжиг при 200°С) 119] и с фосфором в Эх [14, 20—24 и др.].
Такая связь подтверждается, например, совпадением измеренной по эффекту Холла концентрации носителей с концентрацией примесей, вычисленной с помощью выражения
(2.24) для 6е [7], 1п8Ь [15] и ОаАз [18]. Это совпадение особенно характерно для кремния, в котором под действием медленных нейтронов образуются примеси только одного сорта (фосфор). Оно показано на рис. 2.5 по данным [23, 24] и фактически является основой управляемого процесса ядерного легирования, в результате которого можно ввести заданное количество до-порных примесей ъ исходный материал п- и р-типа, причем в последнем случае легирование можно довести до изменения типа проводимости. Этот процесс, позволяющий получать кремний с высокой однородностью распределения легирующих примесей по объему кристаллов, уже осуществлен в коммерческих масштабах в нескольких странах (см., например, [25—27]).
Для оценки характера распределения примесей по толщине легируемых материалов будем исходить из того, что ослабление интенсивности коллимированного пучка нейтронов слоем вещества толщиной х подчиняется известному закону
I — 10 ехр (—Мах) = /0ехр (—рж) = = 10 ехр (—х/1п),
(2.25)
где N — количество атомов облучаемого вещества в 1 см3; 1П — средняя длина поглощения [11], связанная с макроскопическим коэффициентом поглощения материала ц = Ма соотношением
1п — 1 /Ма — М\1 (2.26)
и характеризующая толщину слоя материала, на котором плотность потока нейтронов и соответственно концентрация примесей уменьшаются в е — 2,72 раза.
Приведенные выражения справедливы, если предположить, что сечение рассеяния нейтронов мало по сравнению с сечением поглощения. В общем случае, когда имеет место как поглощение, так и рассеяние нейтронов, необходимо воспользоваться вы:
53
водами общей теории диффузии нейтронов, согласно которой (см. [11])
I = /0 ехр (—х1Ь), (2.27)
где Ь — диффузионная длина, характеризующая, с одной стороны, расстояние, на котором плотность нейтронов и концентрация примесей уменьшаются в е раз, а с другой — среднее расстояние по прямой линии от начала до конца зигзагообразной траектории нейтрона, оканчивающейся в месте поглощения.
