Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
ps \ ,5
РЕ 0,97
V 0,33
I 0,11
Энергия активации в коэффициентах а; варьировалась в следующих пределах: = 0,01—0,1 эВ, а2 = 0,3—0,5 эВ,
«3 = 0,3—0,5 эВ, «4 = 0,01—0,1 эВ.
Исследования рассмотренных кинетических уравнений привели к выводу о возможности резкого перераспределения уровней рекомбинации при нормальном функционировании прибора в течение длительного времени (рис. 8.3).
Константы реакции K = ai (? = 1 — 4) выбирались в случае линейных членов в виде
Кл^= Koi ехр (Е\/кТ),
где Е1Т — энергия активации перестройки соответствующего комплекса в решетке; Koi = vS-J v — частота возбуждения связей; S — геометрический фактор, т. е. число возможных вариантов перелокализации примесей или распада комплексов. В табл. 8.1 приведены значения энергии связи для рассматриваемых компонентов, которые использовались при оценке величины Ки
§ 4] НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СТИМУЛИРОВАННАЯ АДГЕЗИЯ 323
Для нелинейных членов согласно [22] принимаем
Ki = a3v„ ехр (— Егт/кТ),
где а — постоянная решетки, vK — частота колебаний атомов, Em — энергия миграции подвижного компонента комплекса.
§ 4. Низкотемпературная стимулированная адгезия
В [23] описан эффект низкотемпературной адгезии металлических пленок па поверхности полупроводника под действием ионизирующей радиации (рентгеновское излучение, электроны с энергией 10—30 кэВ, интенсивный свет). Исследовались системы А1—Si и Al+Mo—Si.
На пластины Si и-типа после тщательной механической и химической обработки поверхности напылялись круглые алюминиевые площадки диаметром 1,9 мм.
Для того чтобы оценить эффект адгезии под действием пизкоэнергетической радиации, были проведены опыты по механическому отрыву металлических площадок от поверхностей полупроводника. Металлические стержни с гладко отполированными торцами приклеивались к напыленным площадкам эпоксидной смолой. Установка позволяла равномерно наращивать усилие отрыва стержня от пластины, оттягивая стержень в строго вертикальном направлении. Таким путем было установлено увеличение сил адгезии в результате облучения (от 600— 1000 до 3000 г на одну площадку).
Напыление металла производилось на слой окисла, всегда присутствующий на поверхности кремния. Поэтому результат нанесения контакта определялся характером и качеством обработки поверхности, толщиной и структурой окисной пленки. При термообработке указанных контактных систем активировалась реакция «раскисления» окисного слоя, диффузия металлу через этот слой и образование химической связи между металлом и полупроводником.
Для более детального изучения свойств контакта металл — полупроводник были проведены исследования с специальными тестовыми образцами. Изучались контактные системы Al+Si и Al+Mo—Si.
21*
324 ОБРАЗОВАНИЕ И МИГРАЦИЯ АТОМНЫХ ДЕФЕКТОВ [ГЛ. 8
На полированные химико-механическим способом пластины Si (КДБ 0,03—0,06, толщина 250 мкм) в вакууме (~10-в мм рт. ст., температура подложки 250 °С) напыляли слой А1 и Мо. Далее, на металлизированных кремниевых пластинах фотолитографическим способом формировались тестовые элементы. Каждый исследуемый образец содержал несколько десятков таких элементов. Измерялось переходное сопротивление р„.
„ т* п., Для измерения использо-
Ok,W JM-CM ^
валась модификация четырех-
зондового метода [23]. Погрешность измерений при доверительной вероятности 0,95 ! была не более 4%.
10 30 50 70 90 Тестовые образцы подвер-
К v гались электронному облуче-
Рис. 8.4 Зависимость удельного НИЮ При КОМНатНОЙ ТвМПвра-
контактного сопротивления рк ре (энергия 40 КэВ). Ре-системы от времени облучения
электронами [23]. зультаты представлены на
рис. 8.4. Они получены при термообработке аналогичных образцов в диапазоне 460— 540 °С в течение 5 мин в атмосфере аргона.
Сделан вывод о возможности низкотемпературной активации диффузионно-контролируемых реакций на поверхности полупроводника, обычно требующей термообработки.
В опытах с электронным облучением тестовых образцов наблюдалось при больших интегральных потоках возрастание рк (см. рис. 8.4). Эти результаты объясняются проникновением А1 в объем образцов и образованием поверхностных п — р- и р+ — р-переходов.
Выбранные условия радиационного воздействия исключали дефектообразование. Таким образом, описанные результаты по радиационно-стимулированной адгезии и диффузионной перестройке атомов в структуре металл — окисел — полупроводник не связаны с появлением дополнительных радиационных нарушений, а объясняются активацией химических реакций в твердой фазе в результате безызлучательного перехода энергии возбуждения ЭП кристалла на решетку.
Стимулированные поверхностные реакции в полупроводниках, в том числе адгезия, и улучшение свойств
ВОПРОСЫ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ
