Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
№ Qr\ О Предполагаемая Ориентационная зависимость
пика эВ СО структура релаксации
и
1
о
тн
О
н
I 0,29 1,8 <!00> Пик исчезает при <1И>
расщепленный деформации
II 0,40 0,7 <100> Пик исчезает при < 111 >
расщепленный деформации
III 0,70 0,4 <110> Пик остается при деформа
расщепленный ции произвольной ориен
тации 1
IV 0,92 0,3 <100> Пик исчезает при < 111 >
расщепленный деформации
*) То — иремя релаксации, Q — энергия релаксации.
Концентрационный профиль фосфора в кремнии начинает размываться при температурах тоже не ниже 900—1000°С.
Эксперименты по внутреннему трению. В работе [30] изложены результаты исследований внутреннего трения в имплантированном бором кремнии (Ф = 5 • 1015 см-2, ?0 = 200 кэВ). Были обнаружены три пика. Отжиг их при 200—300°С приводит к появлению четвертого, отжигающегося при 400 К. Характеристики обнаруженных пиков приведены в табл. 3.1. Изучение изохронного отжига привело к выводу, что В* (пик I) отжигается в интервале температур 200—300°С в согласии с экспериментами по фотопроводимости.
ЭПР исследования низкотемпературных конфигураций бора и фосфора в кремнии. В облученном rc-Si обнару-
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ
81
жены сигналы ЭПР, соответствующие ^-центру. Этому центру принадлежит акцепторный уровень Ес + (0,43 ± ± 0,03) эВ. Е-центр зафиксирован и в электрических измерениях. Скорость введения его увеличивается с ростом ковалентного радиуса донорной примеси. Температура отжига ^-центра также зависит от типа донорной примеси и составляет 400 К для (Р + У), 400 К для (As + У), 460 К для (Sb + У). Энергия активации отжига ассоциации (Р+ У) в интервале 0,93—0,96 эВ.
Отжиг интерпретируется как термическая диссоциация комплекса, но возможна и его диффузия к стокам без диссоциации.
Облучение электронами р-Si приводит к появлению спектра ЭПР междоузельного бора. Он нестабилен при комнатной температуре и исчезает с энергией активации ~ 0,6 эВ. Исследование отжига указывает на длинно-пробежную миграцию бора до отжига. При 4,2 К наблюдается фотостимулированная нетепловая реориентация В/.
Результаты Уоткинса [20] согласуются с исследованиями Вавилова и др. [25], обнаруживших при 260 К стадию отжига в кремнии, легированном бором, а также с результатами работы [14]. Имеется, однако, расхождение с работой авторов [15], не обнаруживших данной стадии отжига вблизи комнатной температуры.
Резюмируем данные о температурной эволюции дефектов и трансформации центров в кремнии.
Эксперименты по фотопроводимости легированного бором и облученного Si обнаруживают междоузельный бор Bj при комнатных температурах и полный отжиг его при 200—300°С.
Эксперименты по каналированию и электрические измерения предсказывают спад концентрации Bj при 300— 700°С и увеличение при 700—1000°С.
Не обнаруживается заметного размытия концентрационных профилей до температур «900°С.
ЭПР исследования указывают на способность собственных междоузельных атомов Si вытеснять бор в междоузлия. Обнаружен и исследован комплекс (В8+У).
Результаты экспериментов по внутреннему трению в Si, легированном В при комнатной температуре, согласуются с исследованиями по фотопроводимости.
6 В. с. Вавилов в др,
82
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДЕФЕКТАХ
[ГЛ. 3
Исследования поведения примесей при формировании вмиттерного перехода в п — р — л-транзисторах показывают ускорение диффузии базовой примеси В (пуш-эффект).
Относительно фосфора известно, что при низкотемпературном облучении он связывается с вакансиями и образует if-центр, ЭПР спектр которого отжигается в области 200°С. Анализ концентрационных профилей Р приводит к выводу о сложном (двухпоточном) механизме диффузии его при высоких температурах.
Методом квантовохимического моделирования [59] получены некоторые модельные представления, объясняющие описанные эксперименты. Примеси III группы (например, В), имплантированные при комнатной температуре, располагаются в узлах Ва и междоузлиях Вг в пропорции «3/2. Облучение дефектообразующей радиацией при низких температурах (Т < 180 К) приводит к вытеснению В в междоузлия по реакции
+ (3.2.1)
Из эксперимента видно, что отжиг Bj начинается при Т « 300 К. Отжиг вакансий (Т = 180 К) связан с появлением комплексов (Bs + V) по реакции
Bj + V^BS,BS+V^ (В s + V),
спектр ЭПР которых отжигается при 260 К. При температурах 200—300°С происходит полный отжиг Bj. С увеличением температуры отжига до 500—700°С процент узлового бора снижается до минимума и наконец снова увеличивается почти до 100% при 1000°С.