Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
45. Кие А. Е., Соловьев В. И.— ФТТ, 1980, т. 22, с. 2575.
ДОПОЛНЕНИЕ ПРИ КОРРЕКТУРЕ (К § 5 ГЛ. 6)
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ АКТИВАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
К настоящему времени накопилось много экспериментальных данных н выработались определенные представления об активационных процессах в поверхностных слоях неметаллических твердых тел. связанных с электронными переходами. Сюда относятся эмиссионные процессы [1, 2], фазовые превращения при имплантации ионов (гл. 7), радиационное дефектообразование в пограничных слоях [1], эпитаксиальное наращивание, стимулированное облучением (гл. 6). Этот круг явлений особенно интересен с точки зрения технологии электронных приборов и нх устойчивости относительно дестабилизирующих факторов.
Так. в [1] рассмотрены особенности образования радиационных дефектов у поверхности кремния, покрытой пленкой диэлектрика. Методом измерения С — F-характеристик структур Si—Si02 и диапазоне температур 80— 300 К изучались закономерности возникновения н свойства дефектов, образующихся у поверхности Si под действием различных видов излучения (рентгеновского, электронов, гамма-нейтронного и других). Оказалось, что эффекты у поверхности отличаются рядом особенностей.
1. Во всех случаях поверхностные слои более подвержены радиационным изменениям.
2. У поверхности возникают специфические дефекты, иногда отсутствующие в объеме.
3. Дефекты одинаковой природы менее стабильны, если о пи локализованы у поверхности.
Установлено также, что дефектообразование в поверхностном слое существенно зависит от механических напряжений в системе. Изменяя знак л величину напряжений, можно воздействовать па скорость генерации дефектов. С другой стороны, накопление дефектов у поверхности полупроводника приводит к уменьшению напряжений поверхностного слоя Si. Поля напряжений не менее чем на два порядка увеличивают длину пробега вакансий.
В ряде работ [2, 3] описаны экспериментальные результаты но эмиссии попов в результате изменения электронных состояний поверхности. Сюда отпосятся электронно-ионная эмиссия (ЭИЭ), ионное распылепие и другие процессы. В качестве примера можно привести данные но воздействию па ЩГК электронов с энергией 500 эВ [4]. Коэффициент распыления достигает 100 и выше. Это необъяснимо с точки зрения упругих столкновений, так как максимальная энергия, передаваемая поверхностным атомам, не пре-
362
ДОПОЛНЕНИЕ ПРИ КОРРЕКТУРЕ
вышает 0,02 эВ. Оценки показывают, что тепловые эффекты также не объясняют высокий уровень распыления.
Высокие коэффициенты распыления (100 и выше) наблюдались п в других случаях [5]: Не+ (300 кэВ) -*¦ КС1 п 11+ (300 кэВ) КС1, что можно связать с перестройками в электронной подсистеме. Для объяснения ионного распыления была предложена Модель «кулоновского взрыва» [6].
В [7] обсуждена схема реализации допорогового удара па поверхности ЩГК. Рассматривается поверхность ЩГК, ограниченная плоскостью {100}. Ионизованный атом галогена (АГ) берется в следующих конфигурациях: 1) АГ в первом слое; 2) А Г во втором слое; 3) АГ, сорбированный в нулевом слое; 4) АГ в первом слое; на нем сорбирован атом металла (AM), расположенный в нулевом слое. Рассчитывается модель, представляющая собой полусферу пз 500 атомов.
При решении задачи в случаях 2) и 4) достаточно рассмотреть движение двух атомов: ионизованного АГ и AM, лежащего (2) в первом слое либо (4) — в нулевом. В случаях 1) и 3) движется только АГ. Движение других атомов решетки практически не отражается па эмиссии внешнего атома. Одпако суммирование при вычислении сил распространяется на все атомы кластера.
Потенциал г-го атома в случае певозбужденного состояния кристалла [8]:
F.=i(^L+rH' №i)
\ г, rV]
Для рассматриваемого атома 0:
е2а„ Я А„
V0 =
"о '“по
(Д-2)
R пп
о н0
4q= 2 (i Pq})’ Poi — обратное расстояние между 0- и ;-м атома
з
ми (в единицах R0),
А — У рп. ПО Zj 1 0}’
0}’
ПО
При L-кратной ионизации 0-го АГ формула (2) переписывается в виде
ДОПОЛНЕНИЕ ПРИ КОРРЕКТУРЕ
363
где А/, п' п Ап0 - - новые значения констант с учетом ионизации 0-го АГ.
Добавка к энергии соседнего i-ro иона дается выражением
AF • = + Р +(Рп¦ — —- Рп') (Д-5)
х дп' Oi Rn oi J '
Рассматриваются следующие этапы перезарядки:
I. Ионизация подвалентной оболочки (нейтрализация АГ):
АГ- -+¦ АГ° + е-
II. Оже-ионизация АГ°: АГ0-»-АГ+ + е_.
Ш. Релаксация АГ+: АГ+ -f- е~ -*¦ АГ°.
