Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.
Скачать (прямая ссылка):
Действительно, в спектрах ИК-поглощения, характерных для образцов кремния, облученных реакторными нейтронами при температурах 50—70°С, наблюдаются существенные изменения на первых стадиях отжига, которые можно связать с распадом разупорядоченных областей. Исчезает околокраевое поглощение, заметно снижается интенсивность полос поглощения в области 18—24 мкм (рис. 4.14) [23]. Этот процесс сопровождается дообразованием дефектов, уже введенных в процессе облучения, и образованием новых, которые по мере повышения температуры отжига до 450—500°С начинают домини-
выполняют роль центров зарожде- ///а
ния нового типа дефектов. В ноль- 1,5 зу такого предположения свидетельствуют данные работы [25], в кото- ’ рой показано, что после облучения ; быстрыми электронами в том же диапазоне температур отжига четко о,5 фиксируется дырочная проводимость. Заметим, что при облучении быстрыми электронами с энергией „ .
10 МаВ пач хтготт гточетшьте области Рис' 4Л6* Изменение инги тэт» разупорядоченные ооластп тенсивности пиков упруго-
в кремнии не образуются. Возврат к го когерентного (рааишпия
исходным значениям удельного со- нейтронов в процессе НЗОХ-
противления в этих образцах на- 1)0НН0Г0 отжига монокри-
стаяла кремния, оолучен-блюдается после отжига при темпе- Е0Г0 реакторными нейтро-
ратурах около 700 С. Следователь- нами.
но, изменений свойств, аналогичных
происходящим при отжиге кремния, облученного нейтронами, можио добиться и введением в кремний только лишь точечных дефектов.
Более существенное влияние на параметры отжига оказывают остаточные примеси в исходном кремнии. При аналогичном облучении и отжиге кремния с большим содержанием кислорода удаление дефектов затягивается до 1000—1200°С [25— 27]. На рис. 4.16 показаны взятые из работы 125] кривые восстановления интенсивности нейтронографических отражений (004) и (220) в процессе изохронного отжига кремния, выращенного методом Чохральского и подвергнутого облучению реакторными нейтронами при температуре 320 К. Обращает на себя внимание то, что восстановление интенсивности начинается лишь после отжига при температуре около 600°С и заканчивается при температурах около 1200°С
В этой связи представляют интерес данные [18] о том, что в облученном нейтронами кремнии при отжиге вплоть до 900°С сохраняются дислокационные петли (~1014 см-3) диаметром
о . . ...
50—100 А, которые, возможно, участвуют в захвате носителей, уменьшая время их жизни. Возможно также, что они обнаруживаются и при нейтронографических измерениях.
Следует отметить, что использованный в [25] нейтронографический метод весьма чувствителен ‘к наличию дефектов в мо-некристаллическом кремнии. Так как пиковая интенсивность отражений определяется квадратом концентрации рассеивающих центров, то любые факторы, способные изменить размеры и концентрацию этих центров, будут сильно влиять на пиковую интенсивность отражений [28]. С этой точки зрспия деформированные участки кристаллической решетки в области дефектов можно рассматривать как дающие дополнительный
10 Заказ 7,77
Таблица 4.2
V '» кіаі ;
Характеристика структуры монокристаллического кремния, выращенного методом бестигельной зонной 1
плавки в разных] условиях • .5)
Номер образ- ца Скорость, мм/мин, и среда выращивания Плот- ность дислока- ций, см~2 Удельное сопротивление, Ом-см
1 8, вакуум 104 6-Ю3
2 2,2, вакуум 5-Ю4 480
3 3, 90% Аг+10% Щ 0 260
4 і 2, 90% Аг+10% Н2 0 90
5 2, 90% Аг+10% Н, 0 190
6 3,2, вакуум 5-Ю4 50
вклад в некогерентное рассеяние. Кроме того, этот метод удобен потому, что в отличие от ЭПР, ИК-спектроскопни и других, он нечувствителен к зарядовому состоянию дефектов, что в совокупности с другими методами позволяет получить ценную информацию о механизме трансформации дефектов при облучении и в процессе термообработок.
Уже отмечалась роль структурных дефектов как стоков для радиационных дефектов и центров их аннигиляции. Очевидно, структурные дефекты могут заметно влиять и на параметры отжига. .
В [29] для исследований использовались образцы кремния тг-типа бездислокационные и с плотностью дислокаций 5 X Х104 см-2. Монокристаллы были выращены с различными скоростями методом бестигельной зонной плавки в вакууме и в смеси Аг 4- Н2, что определило тип и концентрацию микродефектов в бездислокационном кремнии 130]. Характеристика некоторых из исследованных кристаллов приводится в табл. 4.2. Образцы в виде пластин толщиной 4 мм облучались различными дозами реакторных нейтронов в кадмиевых пеналах и без поглотителя. Отжиг проводился в вакууме при различных температурах вплоть до 1100°С.
На рис. 4.17, а теоретически рассчитанное приращение проводимости Ас сопоставлено с измеренными значениями в образцах кремния, облученных разными дозами и прошедших последующий высокотемпературный отжиг. Расчет концентра-, ции введенного фосфора проводился по (2.24).
Экспериментальные значения До в зависимости от, дозы изменяются линейно, по крайней мере в изученном диапазоне, однако их абсолютные значения для всех кристаллов меньше рассчитанных. Для различных образцов отличается и угол наклона кривых. Заметим, что все образцы облучались и от?ки-
