Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
2) вытравливание области между палладиевыми контактами (рис. 4.7) в СР-4 до толщин 1—10 мкм не приводит к заметному искажению наблюдаемого эффекта [21, 25];
3) воздействие рентгеновскими квантами с энергией частиц, пронизывающих объем пластины, вызывает эффект, аналогичный бомбардировке элект-допороговых энергий
8 мм
Рис. 4.7. Схема расположения и геометрические размеры пал- роы&МИ ладиевых контактов (заштри- г л о oci. хованная часть) на Si-пла- Llo, ^OJ,
к^пеноа^нмм^ЖТа* 4) воздействие интенсивным
мерения проводимости [21]. световым ПОТОКОМ ОТ ЛамПЫ
накаливания в условиях, близких к облучению электронами или рентгеновскими квантами, не изменяет проводимости материала [24, 28];
5) подтверждением объемного характера радиационного эффекта служат эксперименты по взаимодействию примесей с компонентами пары Френкеля [15, 21—31J.
Перечисленные данные, а также результаты исследований поверхностных допороговых эффектов на Si и Ge [13, 37—43] позволяют разделить процессы радиационного дефектообразования и процессы, развивающиеся на поверхности кристалла.
§ 2. Общие закономерности допорогового эффекта
Допороговое радиационное дефектообразование характеризуется определенными закономерностями.
Цозовая зависимость. Концентрация дефектов возрастает с дозой облучения и описывается кривой, выходящей при больших дозах на насыщение (рис. 4.8). На ли-
§ 21 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДОПОРОГОВОГО ЭФФЕКТА 113
нейном участке дозовой кривой относительное изменение сопротивления описывается функцией (A /?/i?0)°'75 Для электронов [23, 24] и рентгеновских квантов [28]. В области насыщения кппетпка накопления дефектов представляет результат наложения процессов генерации, рекомбинации и превращения дефектов.
Допороговые радиационные эффекты обнаруживают структурно-чувствительные свойства. С ростом концентрации дислокаций наблюдается увеличение скорости радиационных изменений. В эпитаксиальных пленках Si, имеющих более высокую, чем монокристаллы, плотность несовершенств структуры, относительное изменение сопротивления (см. рис. 4.8) достигает' величин, превышающих значения для ыонокристаллических образцов [22-24].
Зайковская, Юнусов, Тохи-ров [28] отмечают, что в условиях облучения Si рентгеновскими квантами в дислокационном кристалле образование до-пороговых дефектов (ДД) идет более эффективно, чем в без-дислокациопных пластинах.
Для высокоомных образцов Si, отличаюищхся особой чистотой, не было зарегистрировано радиационных изменений проводимости при облучении допороговыми частицами. Скорость допорогового радиационного дефектообра-зовапия с ростом удельного сопротивления материала снижается (рис. 4.9, 4.10). Результаты эти согласуются с общепринятыми представлениями: в особо чистом материале в запрещенной зоне не возникают локальные энергетические уровни, соответствующие стабильным комплексам радиационных дефектов, в отличие от обычных примесных кристаллов [32, 44].
8 В, С. Вавилов и др.
J/’ Ra, %
Ф. 1015г'.''
Рис. 4.8. Дозовые кривые относительного изменения темпового сопротивления ДВ/В0 эпитаксиальных пленок (1) и монокристаллов р-Si (2). Для эпитаксиального слоя «50 мкм, р«6 Ом -см, плотность фигур химического травления ~ 10s см“2< Для монокристаллов d~300 мкм, р=» = 1 Ом • см, Nd « Ю4 см~2 . гобл ~ ^изм~ [22].
114 ДЕФЕКТЫ В АТОМАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [ГЛ. 4
M/R0, %
AR/R0,
а)
6)
Рис. 4.9. Влияние исходного сопротивления p-Si (а) и концентрации JVjj (б) на величину параметра A R/R0: а) электроны с ?70=16 кэВ, J—
= 1(21013 см—2-с-1, Ф ~ ю16 см“2, -^обл— -^изм ~~~ 120К [21], б) гамма-лучи 60Со (1), 1=3600 P/с, Ф = 4 • 109 Р в каждой точке и электроны (2), Еа = 16 кэВ, Ф = Ю*6 см_2, /=1,2-1013 см~2*с_1. гобл=3?° К,
¦^изм = ^ .
Рис. 4.10. Зависимость относительного изменения сопротивления AR/Ro от р. Кривые: 1,3 — легирующая примесь В, 2 — Р. Условия облучения: электроны с EW100 кэВ. 1= = 5 • 1012 см ~2-с-1, Ф=1010 (1, S) и 1017 см ~2 (2), Nd от 104 до 105 см-2 (7, 2) и 10 см-2 (3) [28].
<¦ (Г, ь!!!Н. t'J
1 7 -
12,0 12,5 13,0
Ц(!,ем~г-гг)
Рис. 4.11. Ыощностная лаписи-мость скорости ф введения рг\-диационных дефектов с p-Si (р^=6 Ом-ем, Nd « ю4 см"2, ?,0=1°° кэВ, Г0бд = тизм = = 100 К). Кривая описывается зависимостью ср = ДR/(Rq х
ХФ) - Iй, где 0,5 [1.25].
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДОПОРОГОВОГО ЭФФЕКТА
115
Мощностпая зависимость. Скорость накопления ПД пропорциональна плотности потока бомбардирующих электронов (рис. 4.11). При допороговом дефектообразо-ваннп важную роль играют процессы, повышающие плотность иоштзацни облучаемого кристалла. Авторы [22, 23, 28] наблюдали усиление допорогового дефектообразования с увеличением интенсивности рентгеновского излучения. Отмечается также увеличение скорости введения ПД и их предельной концентрации при длительном воздействии светом от лампы накаливания в процессе облучения рентгеновскими лучами.
