Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
Роль протонов как отжигающего агента показана на рис. д.2Ь и 3.26. В последнем случае (рис. 3.26) авторы [117] подчерки-] вают, что «отжиг» парамагнитных центров ускоряется вслед-, ствие их взаимодействия с атомами водорода. Это взаимодей-: ствие происходит тогда, когда концентрация водорода сравнима с концентрацией парамагнитных центров. В раоотах [117, 118] отмечается, что если взаимодействие дефекта с дри-
Таблица 3.3]
Измерение холловским методом электрофизических параметров ионнолегированных слоев на кремнии p-типа проводимости, полученных с при. .. ATWimOH I 1 1
Режим бомбардировки Лазерный отжиг Термический отжиг
Тип иона Энергия,кэВ Доза, ионов/см2 1Л тН і О cSJ г 1 8 ^7? J3 я о *» СО О Г1 - 1 ¦«, % О С о •*¦4 -1 о <м У 1 к« g < о ¦ О S о '* а. гэ ¦ 1 V. ' ° 1 : ^ S е" °
р+ 40 3-Ю16 1,5 66 16,5 1,2 68 2,3 -|
р+ • -X 80 6-Ю15 5,0 45 36,0 2,5 60 24’0;1
р+ 150 2-.1016 9,0 40 57,0 ' 5,2 58 48,0 'щ !
Примечание. Решим лазерного отжига: Л=1,06 мкм, х~20 не, Иг=2 X10?-Вт/см*. Решим термического отжига^Т =800-С, готж=3() мин<
Рис. 3.27. Влияние температуры внедрения на замещаю- /
щую компоненту сурьмы (залитые кружки) и на количество точечных дефектов в "кремнии
(светлые кружки).
\
Штриховой линией для сравнения 20-
\
_о—т-°—г°
400
показано уменьшение при отжиге количества дефектов в слоях,
легированных сурьмой при ком- и ^
натной температуре. Т0б>,» О
месным атомом приводит к исчезновению наблюдаемых свойств (например, парамагнитности), то эти свойства можно восстановить дополнительным облучением.
В последнее время все шире применяется новая техника отжига — лазерный отжиг. Исходя из возможности ускорения отжига дефектов при сильпой ионизации и изменении зарядового состояния дефектов, лазерное излучение применено для отжига ионно-легированных слоев. Ускорение отжига зафиксировано уже в первых экспериментах по совмещению нагрева и воздействия лазерного излучения [119]. При использовании мощного импульсного излучения удалось полностью отказаться от обычного термического отжига, а иногда получить качественно новые эффекты [120—122]. В этом случае, хотя и нельзя исключить роль нагрева, сам процесс отжига, несомненно, следует считать радиационно-стимулированным. Табл. 3.3 иллюстрирует эффективность лазерного отжига.
Лазерный отжиг кремния, облученного нейтронами, в литературе еще не описан. Наши эксперименты, проведенные при активном участии Е. В. Нидаева, позволяют сделать предварительный вывод, что и в нейтроняо-облучепном кремнии лазерный импульсный отжиг во многом эквивалентен
термическому отжигу.
Эксперименты по обратному рассеянию (рис. 3.27) показали, что если внедрение проводить при повышенных температурах, то дефектность ионно-легированных слоев уменьшается. Но при повышенных температурах облучения возникает ра-диациоцно-стимулированная диффузия. На этом явлении и остановимся в следующем параграфе.
При рассмотрении радиационно-контролируемой (ускоренной или замедленной) диффузии в полупроводниках определились два направления: 1) диффузия, контролируемая избыточными структурными дефектами*, 2) диффузия, ускоренная
ионизацией. „
Типичная методика наблюдения радиационно-ускоренной диффузии и в кремнии [123], и в германии [124] заключается
3.6. РАДИАЦИОННО-УСКОРЕННАЯ ДИФФУЗИЯ
..г
107
в выявлении смещения р — п-перехода при облучении части I образца электронами или протонами. Основные результаты этих первых работ следующие.
1. Диффузионное смещение перехода имеет место при воздействии протонов со средней длиной пробега как сравнимой с глубиной залегания перехода, так и меньше ее.
2. Эффект ускорения диффузии нечувствителен к зарядовому состоянию и ионному радиусу примеси.
3. Ускорение диффузии наблюдается при температурах не ниже 800°С для кремния и 400°С для германия.
4. В интервале температур 900—1200°С (для кремния) и 600—950°С (для германия) ускорение диффузии не зависит ни от плотности потока частиц, ни от температуры облучения.
5. Зависимость скорости диффузии от температуры, появляющаяся при температурах облучения ниже 900°С для кремния и 600°С для германия, смещается в область более низких темне-ратур с увеличением интенсивности излучения.
Дальнейшее развитие указанное направление получило в работах [125—127]. В монографии [128] дан подробный обзор всех работ (до 1975 г.) до радиационно-ускоренной диффузии. В большинстве работ эффект объясняется увеличением коэффициента диффузии вследствие появления избыточных вакансий при облучении. В качестве альтернативы предлагается диффузия атомов по междоузелъным положениям. Роль облучения при этом сводится к переводу атомов из узла кристаллической решетки в междоузельное положение. Однако эти два механизма не позволяют объяснить всю совокупность экспериментальных данных. В [128] описываются возможные механизмы ускорения диффузии, упор делается на ионизационные механизмы. Но экспериментально очень трудно выделить роль ионизации при ускорении диффузии, поскольку одновременно действует несколько факторов. Один из таких факторов — эффект увлечения «фотонным ветром» [129].
