Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
' ¦’ ¦ • ' ' * . ¦
9 Заказ 777 129
при ЗООК.— Физ. тверд, тела, 1965, т. 7, вып. 9, с. 2749—2753.
187. Водопьянов Л. H., Курдиани Н. И. О разупорядоченных областях в InSb, обусловленных облучением быстрыми нейтронами.— Физ. и техн. полупр., 1967, т. 1, вып. 5, с. 646—648.
188. Каниашвили Р. Г., Курдиани Н. И. Влияние нейтронного облучения на подвижность электронов в пластически деформированных кристаллах.— Физ. и техп. полупр., 1971, т. 5, вып. 6, с. 1170— 1173.
189. Foyt A. G., Lindley W. Т., Donnelly J. P. n — p Junction Photodetectors in InSb Fabricated by Proton Bombardment.—Appl. Phys. Lett., 1970, v. 16, № 9, p. 335—337.
190. Вавилов В. С., Водопьянов Л. K., Курдиани Н. И. Действие облучения быстрыми нейтронами и электронами на электрические свойства сурьмянистого индия.— В кн.: Радиационная физика неметаллических кристаллов. Киев, Наукова думка, 1967, с. 191—200.
191. Витовский И. А., Машовец Т. В,, Оганесян О. В. Влияние интенсивности электронного .облучения на дефектообразование в антимо-ниде индия.— Физ. и техн. полупр., 1978, т. 12, вып. И, с. 2143-— 2148.
Г л а в а 4
ТЕХНОЛОГИЯ ЯДЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ КРЕМНИЯ
В гл. 2, 3 были рассмотрены физические основы процессов, протекающих в , полупроводниковых материалах при облучении различными ядерными частицами. Проанализированы возможные ядерные реакции и ожидаемое распределение образующихся примесей по объему легируемых кристаллов. Отмечена перспективность использования радиационной технологии для легирования монокристаллического кремния фосфором с помощью ядерных реакций на медленных нейтронах с целью получения материала п-типа и алюминием с помощью фотоя-дерных реакций под действием тормозного у-излучения для получения материала д-типа. Однако фотоядерные реакции пока еще не получили реального практического применения. Поэтому в данной главе рассматривается только технология легирования кремния с помощью медленных нейтронов,, ибо этим способом можно получить и материал д-типа. В частности» показывается, как физические принципы ядерного легирования реализуются на практике, какие при этом достигаются технико-экономические показатели и какая требуется для этого аппаратура.
4.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА ЯДЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
Схема процесса ядерного легирования на основе имеющихся данных (см.л например,. [1, 21) показана на рис. 4.1. Главной операцией, определяющей основные качественные и экономические показатели процесса, является облучение слитков
' ' . / ' .
9 Заказ 777 129
Рис. 4.1. Технологическая схема ядерного легирования.
кремния медленными нейтронами. Не менее важна и операция отжига. Она требуется для удаления радиационных дефектов и стабилизации свойств ядерно-легироваппого кремния (ЯЛК) после облучения.
Операция дезактивации вызвана необходимостью очистки слитков от поверхностной радиоактивной загрязненности. Для правильного выбора средств защиты от радиоактивных излучений и контроля эффективности дезактивации вводится дозиметрический контроль. Очевидна также необходимость таких операций, как подготовка слитков к облучению и разбраковка их после легирования. Д
Специфичность технологических операций заложена в самом принципе легирования. В результате облучения медленными нейтронами наряду с целевыми примесями внутри объема и на поверхности слитков образуются радиоактивные атомы побочных примесей. Появляется также наведенная радиоактивность и в конструкционных материалах. Поэтому при практической реализации радиационной технологии должен быть по возможности исключен прямой контакт обслуживающего персонала с радиоактивными образцами и устройствами. Кроме того, необходимо принять меры для предотвращения распространения радиоактивности за пределы специальных помещений.
В связи с тем, что электрофизические свойства и их однородность в монокристаллах ЯЛК зависят от ряда факторов, не характерных для металлургических методов введения примесей, возникают специфические требования и к процессу формирования исходного монокристаллического кремния. Поэтому весыйа важно знание всех этих факторов, ибо конечпый результат легирования будет зависеть от качества исходного материала, параметров источника излучения, а также выбора оптимальных режимов облучения и последующей обработки облученных слитков.
4.2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАВНОМЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ В ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ
Как отмечалось в гл. 2, в качестве источников нейтронов для ядерного легирования могут использоваться радиоактивные источники, ускорители заряженных частиц и яцерные реакторы. Однако для практических целей легирования в настоящее время наиболее подходящими по интенсивности и энергии нейтронов источниками являются ядерыые реакторы, оонован-
130
Рис. 4.2. Распределение нейтронов по Рис. 4.3. Поперечный разрез энергии при делении и233. реактора ВВР-ц [3].
1 — защита ниши тепловой колонны; 2 — ниша тепловой колонны; ПЫе на использовании деления з _ защита реактора; 4 — актив-
ядер урана. Особенность коп- ная зона; 5для облу' струхгции ядерных реакторов заключается в наличии активной
