Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
— диссоциация ^-центра (рис. 3.7, б).
Таким образом, при наличии междоузельных атомов можно ожидать миграции Р в Si при температурах намного ниже обычных температур диффузионного отжига. Этот вывод перекликается с [18].
86
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДЕФЕКТАХ
[ГЛ. 3
Второй канал активации диффузии Р в Si становится эффективным при достаточно высоких температурах
(Т « 1000 К).
Отметим, что развал комплексов (Ps + V) происходит обычным способом, в то время как комплексы (Bs + V)
сначала распадаются по (5), а затем с ростом температуры — по (6). Таким образом, начиная с 600 К, переход Bs В/ приводит к рождению дивакансий, при 1000 К рождаются вакансии непосредственно и в результате распада дивакансий.
Введенные представления о механизмах миграции примесей III и V групп в Si дают возможность с микроскопической точки зрения объяснить большие коэффициенты диффузии примесей III группы по сравнению с примесями V группы в кремнии. Схемы рис. 3.5 и 3.7 показывают, что приход одного междоузельного атома / в вакансию (Ps + V) активирует лишь один перескок Г, а приход в вакансию (Bs + V) активирует серию перескоков В.
С увеличением радиуса донорной примеси D понижается барьер для обмена местами с вакансией в комплексе CD+F). Соответственно увеличивается частота обмена. Это приводит к возрастанию эффективной энергии связи комплекса ID + F) [25].
Одним из универсальных механизмов перестройки дефектов является захват подвижных дефектов друг другом и другими дефектами с образованием более сложных комплексов. В дорадиационных исследованиях предполагалось, что эти процессы актуальны при достаточно высоких температурах, обеспечивающих значительную
Рис. 3.6. Раскачка атома А (качественная модель). Преодоление барьера (рис. 3.4) означает возникновение связи атома А с бором, приводящее к его сдвигу влево (II); обратный переход (барьер R) означает новый разрыв связей, приводящий к сдвигу атома А вправо (I). Раскачка атома А приводит к его смещению (III) и образованию (В 5 + V).
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ
87
[IN©
©-•о О-®
я1®
(р>'Г0
D*-@
I
а)
ЦК®
S ~ I
ЧИН^СЁ)
н
®^П
ОЖё) Д
0^0
\и%®
6)
- комплекс (Ps + V)
развал комплекса (Ps+ty а уход вакансии
Рис. 3.7. Схема диффузии атомов V группы. Одна стрелка — перескоки Р между двумя фиксированными узлами, две стрелки — возникновение нв-вой вакансии со сдвигом Е-центра вправо.
88
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДЕФЕКТАХ
[ГЛ. 3
подвижность дефектов, одпако радиационные дефекты во многих полупроводниках и металлах подвижны при комнатных и более низких температурах. Это обеспечивает высокую скорость квазихимических реакций между ними.
При большой подвижности дефектов реакции описываются обычной газокинетической теорией, однако вычисления сечений захвата требуют квантовохимических расчетов, которые в большинстве актуальных материалов не доведены до количественного уровня. Если же коэффициенты диффузии ограничены, реакции лимитируются диффузией. В этих случаях скорость реакции существенно зависит от деталей пространственного распределения дефектов. Основы теории реакций, лимитируемых диффузией, заложены Смолуховским, эффективно развивались Антоновым-Романовским, Вейтом, Монтроллом, Винец-ким и Ясковцом, Калнинем и др. (см. библиографию в книгах [68, 69]). Выражения для вероятностей реакций в квазистационарном случае подробно рассмотрены в диссертации Ясковца.
Следует подчеркнуть влияние различных примесей в облучаемом образце, интенсивности и дозы облучения (изменяющих положение квазиуровней Ферми для носителей тока обоих знаков), энергии и массы дефектообразующих частиц (определяющих распределение по расстояниям первичных генетических компонентов пар Френкеля) и т. п. факторов на пространственное распределение дефектов, а следовательно, и на сечения реакций между ними. Поэтому последние, вообще говоря, не являются универсальными параметрами материала, как в случаях, допускающих газокинетическое описание, а часто характеризуют лишь индивидуальные свойства образца и свойства используемого облучения.
Природа составных радиационных центров надежно идентифицирована для кремния, например, Л-центр — вакансия + атом кислорода (Бемский, 1959; Уоткинс, 1959); .Е-центр — вакансия + атом донора (Уоткинс и Корбетт, 1961); поэтому для этого материала удалось найти численные значения вероятностей захвата подвижной вакансии различными примесными атомами ifxV (индекс х означает природу центра, захватывающего вакансию). Первое такое определение было сделано в 1968 г. [61] и привело к величине % — jpr/jor & 300 при комнатной
§ 3] РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННАЯ ДИФФУЗИЯ 89
