Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Этот результат привел к предположению, что рекристаллизация, начинающаяся при длительной ионной бомбардировке [18], обусловлена тем, что локально достигается упомянутое выше «глубокое» разупорядочение, которое соответствует неустойчивому состоянию, переходящему в кристаллическую фазу.
Из [19] следует, что эффективность влияния различных физических факторов на ускорение диффузии в конечном счете определяется соотношением величин Xt и Х2 (изменение размеров соседних междоузлий при релаксации). Для большего количества неэквивалентных междоузлий эффект будет зависеть от соотношения различных Х{. Ясно, что в аморфных средах, характеризующихся широким распределением междоузлий по размерам, с большой вероятностью находятся междоузлия, параметры которых Х{ попадают в область уменьшения или инверсии барьера.
В аморфных средах возможен специфический механизм ускоренной миграции под влиянием внешних воздействий. Как отмечено, аморфная среда (например, Si) рассматривается как состоящая из отдельных фрагментов идеальной структуры, «состыкованных» случайным обра-
78 . СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДЕФЕКТАХ [ГЛ. 3
зом. В случае Si фрагменты представляют собой несколько правильных тетраэдров, граничные связи которых по-разному ориентированы. Вероятно наличие конфигураций с развернутыми связями, подобных изображенной на рис. 3.2.
Установлено, что от положения слабо нарушенных связей существенно зависит ПР для развернутых связей и геометрия Т'-междоузлия. При возбуждении связей 4—9 (см. рис. 3.2, а) различными способами (светом, механическим воздействием и т. д.) изменяется геометрия Т', Ти Т, Н и других междоузлий, что способствует переходу атомов из одних междоузлий в другие.
ОД с наибольшей вероятностью образуются вблизи энергетического порога упругого смещения атомов. Схема образования ТД представляется в виде:
§ 2. Эксперименты по низкотемпературной миграции и фотостпмулированным процессам
Фотостимулированные диффузионно-контролируемые процессы будут описаны в гл. 6. Здесь мы рассмотрим результаты, из которых следует информация о низкотемпературных активационных процессах и механизмах трансформации примесных центров в твердых телах. Сюда прежде всего относятся работы Уоткинса, оцисанные в обзоре [20], и монография [21].
Приведем характерные экспериментальные данпые относительно атомарных превращений комплексов в кремнии.
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ
79
Эксперименты по фотопроводимости. Черки и Каль-ма [22], исследуя фотопроводимость p-Si, легированного бором, после облучения электронами с энергией 1,5 МэВ при комнатной температуре и выше обнаружили полосу фотопроводимости, которую приписали междоузельному бору Bj с уровнем Ev + 0,43 эВ. В легированных алюминием образцах кремния обнаружился уровень Ev + + 0,395 эВ. Температура отжига обоих уровней лежит в пределах 200—300°С. Нетанж, Черки и Бартош [23] обнаружили эти уровни в имплантированных бором (Ф = 1014 см-2, Ео = 100 кэВ) п- и р-образцах кремния. Оба дефекта исчезли при 200—300°С. Авторы предполагают, что механизм отжига В/ и А1/ включает длшшо-пробежную миграцию междоузельных атомов.
Электрические эксперименты и каналирование. В работе [24] по продуктам реакции иВ(р, а) исследовано местоположение бора в кремнии. Было обнаружено, что после имплантации процент бора в узлах (Bs) изменяется от 60% (Ф = 1014 см-2) до 30% (Ф = 1015 см-2). Изохронный отжиг при 500—700°С уменьшает процент Bs до минимума, а затем увеличивает его до 100% при 1000°С. Электрические измерения качественно согласуются с экспериментами по каналированию.
В [25] из исследований кинетики пакоплешш и отжига радиационных дефектов в п-Si, облученном электронами с энергией 1,5 МэВ, следует, что в диапазоне температур 77—500 К фосфор находится в комплексе с вакансией (Я-центр) и полностью отжигается при 500 К.
Мукашев и др. [26] исследовали отжиг радиационных дефектов (электроны с энергией 2 МэВ, Т — 80 К) в р-Si, легированном бором и алюминием. Получено, что на стадии 150—200 К происходит взаимодействие вакансии с дефектами междоузельиого типа, а стадия 240—300 К характеризуется распадом образовавшихся комплексов и миграцией продуктов распада.
Исследование концентрационных профилей. Хофке и др. [27] бомбардировали поверхность кристаллов кремния ионами бора и изучали вторичную эмиссию ионов бора в имплантированных образцах. Независимое определение скорости эрозии поверхности позволяет преобразовать временную шкалу в шкалу глубин залегания бора.
80
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДЕФЕКТАХ
[ГЛ. 3
Хофке и Вернер методом вторичной масс-спектроско-шш [27] (см. также [28]) получили распределение бора в кремнии. Кроудер с сотрудниками [29] восстанавливали профиль бора по реакции 10В(п, 4Не). Во всех случаях распределение имплантированного бора не размывалось до температур 900°С.
Таблица 3.1
Характерные стадии отжига на кривых внутреннего трония u Si, имплантируемом В
