Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Смирнов Л.С. -> "Легирование полупроводников методом ядерных реакций" -> 8

Легирование полупроводников методом ядерных реакций - Смирнов Л.С.

Смирнов Л.С., Соловьев С.П., Стась В.Ф., Харченко В.А. Легирование полупроводников методом ядерных реакций: Монография — Новосибирск: Наука, 1981. — 186 c.
Скачать (прямая ссылка): legir.zip
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 76 >> Следующая


Они рассмотрели полупроводник дырочного типа, в котором происходит диффузия доноров: Na — концентрация равномерно распределенной по объему акцепторной примеси* Nd(x) — концентрация доноров в точке х, Р(х) — концентрация попарно связанных иопов доноров и акцепторов (комплексов). Концентрация свободных доноров (Nd — Р). Первый закон Фика можно записать в следующем виде:

где В0 — коэффициент диффузии свободных доноров (при отсутствии комплексообразования). С использованием закона действующих масс получаем / = —В{дИ а!дх).

Здесь

где к(Т) — константа равновесия в законе действующих масс.

(1.22)

фии [2].

В

(1.23)

18
Таким образом, в случае образования связанных комплексов между донорами и акцепторами коэффициент диффузии оказывается функцией концентрации донорной и акцепторной примесей, а также константы равновесия.

При решении диффузионных уравнений с учетом комплек-сообразования предполагали, что коэффициент диффузии комплексов пренебрежимо мал и диффузию комплексов не учитывали. Но возможны случаи, когда коэффициент диффузии комплекса значительно превосходит коэффициент диффузии свободной примеси.

На диффузию примесных ионов в полупроводниках часто накладывается еще дрейф ионов в электрическом поле, возникающем из-за локальных электростатических диффузионных потенциалов. Такое поле существует, например, в электроннодырочных переходах, а также в областях неравномерного распределения примесных ионов.

Внутреннее (градиентное) электрическое поле в простейшем случае возникает при диффузии примеси в однородный полупроводник. Причина появления этого поля — амбиполярность диффузии и различие в коэффициентах диффузии перемещающихся ионов и сопровождающих их носителей заряда (электронов или дырок). Носители заряда обладают значительно большим коэффициентом диффузии и противоположным знаком электрического заряда по отношению к диффундирующим ионам. В своем движении они опережают ионы. Это и приводит к возникновению электрического поля, которое направлено таким образом, что ускоряет перемещение ионов и замедляет перемещение носителей заряда.

Наряду с вакансионным и междоузельным механизмами Диффузии в полупроводниках часто наблюдается одновременная диффузия примеси по вакансиям и междоузлиям. При этом как по вакансиям, так и по междоузлиям примесные частицы перемещаются в различных зарядовых состояниях, что приводит к возникновению нескольких взаимосвязанных диффузионных потоков, между которыми непрерывно осуществляется обмен частицами. Такой механизм диффузии назван диссоциативным. Точное математическое описание этого механизма Диффузии достаточно сложно и в литературе есть только приближенные решения для конкретных случаев (например, медь в германии, цинк в арсениде галлия).

При наличии постоянного внешнего электрического ПОЛЯ на примесную частицу действует дополнительная сила, обусловленная рассеянием на ионах электронов и дырок, движущихся к электродам. Эта сила увлекает примесные частицы в направлении движения электронов и дырок. Эффект может существенно изменить подвижность иона и даже направление его движения на обратное. Так что, прилагая электрическое поле, можно в какой-то степени влиять на процесс диффузии.
При больших концентрациях диффундирующей примеси проявляются зависимость коэффициента диффузии от концентрации примеси и взаимодействие между диффундирующими частицами. При большом уровне легирования легирующая примесь существует в кристалле одновременно в нескольких формах, и не все они электрически активные. Анализ данных для германия и кремния показывает, что, кроме обычных атомов легирующей примеси, существуют комплексы, включающие несколько атомов легирующей примеси. Так, для систем Се—ЭЬ, Се— Аэ, 81—Ав обнаружены комплексы ЭЬ4 и Ав, [7]. Установлено также, что в этих же системах возможно образование фазы, содержащей до 4.0—50% легирующей нриме-си. Если кристалл, в котором происходит диффузия, содержит дислокации или другие крупные дефекты структуры, то наблюдается декорирование диффундирующей примесью этих нарушений.

Все приведенные данные свидетельствуют о том, что, несмотря на большие усилия многих экспериментаторов и теоретиков, предсказать достаточно точно результат диффузии не всегда удается. Кроме того, возникают чисто технические трудности при легировании тонких шайб большого диаметра и при получении очень тонких легированных слоев (~1 мкм). Первая трудность обусловлена тем, что диффузия примеси обычно происходит при высоких температурах (1100—1350°С) и длительное время, что приводит к деформации шайбы; вторая — невозможностью воспроизводимо проводить диффузию на очень малые глубины.

) 1.3. ИОННОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ [9—12]

Ионное легирование — это введение атомов в приповерхностный слой материала подложки путем бомбардировки ее ионами с энергией от нескольких килоэлектронвольт до нескольких мегаэлектронвольт. Метод ионного легирования весьма перспективен для полупроводниковой электроники, а в ряде случаев обладает несомненными преимуществами по сравнению с традиционными способами легирования (диффузия, легирование из расплава). Преимущества этого метода в основном связаны с нетепловым характером легирования. К ним относятся: 1) универсальность, т. е. возможность введения любой примеси в любое твердое вещество; 2) низкотемператур-ность — обычно сопутствующий отжиг проводится при температурах существенно более низких, чем при диффузионном легировании, что позволяет избежать нежелательных высокотемпературных воздействий па полупроводниковый материал {например, искажения плоскости фронта легирования); 3) возможность гибкого управления распределением примеси во всех трех измерениях путем вариации энергии ионов, приме' . .
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 76 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed