Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
лгаи. uncyiciniutnart oauntir * ' ± ~
мость сечения ионизации К-обо- тичесКОЙ ЗавИСИМОСТИ CKOPO-лочки а к (сплошная кривая [45])
и параметра Ф (кружочки - экс- Сти образования ДОПОрОГОВЫХ периментальные результаты [24]). радиационных Дефектов Не-
обходимо было исследовать тонкие слои, для которых выполняется условие АЕ < < Ео, где Ео — энергия падающего на образец электрона, АЕ — потери энергии электроном в тонком слое. Применительно к монокристаллам Ge этот эксперимент был выполнен для исследования процесса десорбции Спиром, Овскжом, Смирновым [37, 38] и в измерениях радиационного эффекта в эпитаксиальных пленках Si разной толщины [22].
Форма энергетической зависимости и положение максимума для скорости десорбции, наблюдаемые в Ge при облучении электронами допороговых энергий [37, 38J, действительно обнаруживают характерную для сечения ионизации глубоких оболочек атомов зависимость от энергии бомбардирующих электронов (рис. 4.16). В опытах [37, 38] максимум для AG/ДФ расположен в интервале энергий от 12 до 16 кэВ. Наблюдаемый эффект объяснен в [38] на основе упругого механизма рассеяния электронов на атомах адсорбата и последующей их десорбцией. Однако экстремальный ход зависимости и ряд других
1 2 S 4 5 Б
Ец/Ек
§ 2J З АКОНОМЕРНОСТИ ДОПОРОГОВОГО ЭФФЕКТА цд
свойств остались вне рамок представленной этой модели. ]> десорбцпонпых экспериментах с Si ГНЭ, 40] энергетическая зависимость не исследовалась.
Изменение положения максимума энергетической зависимости при облучении эпитаксиальных пленок разной толщины изучалось авторами [22]. Здесь были использованы пленки р-Si, получеп-ныо методом кристаллизации из газовой фазы. Удельное сопротивление р образцов 6 Ом • см, плотность фигур химического травления составляла 106 см-2. Подложкой служил монокристалли-ческий высокоомный тг-Si с р « 1000 Ом • см, полученный бестигельной зонной плавкой в атмосфере водорода. Подложку вырезали из слитка с ориентацией [111]. Для измерения были подготовлены образцы с разной толщиной пленок (от 2 до 50 мкм).
Исходные пленки стравливались до необходимых толщин слоя химическим путем в полирующем травите-ле СР-4 или 1HF + 40HNO,.
Толщина стравливаемого слоя контролировалась методом взвешивания на весах ВМ-20 при чувствительности весов 2 • 10-5 г.
На эпитаксиальных образцах Si воспроизводятся все закономерности, получаемые на монокристаллах: энергетическая зависимость, влияние интенсивности и температуры облучения, кинетика изохронного отжига и т. д. Отмечено, что для эпитаксиальных пленок имеет место сравнительно большее изменение сопротивления при равных интегральных потоках частиц [24].
При сопоставлении кривых энергетической зависимости для пленок разной толщины от 2 до 50 мкм (рис. 4.17)
Рис. 4.16. Энергетическая зависимость радиационно-стимулирован-ной десорбции газов в n-Ge. Кривые: сплошная — расчетное сечение ионизации 1/-оболочки ol [45], пунктирная — эксперимент. Параметр v [38] (крестики) или AG/AO [37] (кружочки)—скорость изменения поверхностной проводимости. Штрих-пунктирная кривая — ионизационные потерн clE/dx [38].
120 ДЕФЕКТЫ В АТОМАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [ГЛ. 4
было показано, что максимум энергетической зависимости скорости введения дефектов смещается при утончении пленки от 6 до 2 мкм в сторону меньших энергий. Авторы [24] объясняют это, основываясь на полученных расчетным путем (рис. 4.18) функциях пространственного распределения электронов заданной энергии.
При разных толщинах эпитаксиального слоя количество электронов с энергией 6 кэВ, эффективно ионпзи-
<р, отн. еЗ
5
I
Г-1,
I ^
I.
Рис. 4.17. Энергетическая зависимость скорости введения радиационных дефектов для эпитаксиальных слоев p-Si различной толщины: 1) 2, 2) 4. 3) 6 мкм [24].
/ Z г 4 5 Б 7
С/д, МШ
Рис. 4.18. Распределение 6 кэВ-х электронов по глубине пленки d для разных энергий бомбардирующих электронов [241.
рующих ^Г-оболочку, и их пространственное распределение будут неодинаковы в разных образцах. Из рис. 4.18 видно, что каждой толщине пленки d', d", d'" соответствует определенная энергия падающих электронов с максимальным числом электронов с энергией 6 кэВ в объеме пленки. Следовательно, для каждой пленки существует определенное значение энергии первичных электронов, для которой площадь иод кривой распределения электронов с энергией 6 кэВ, заключенная между вертикальными прямыми 0 и d', 0 и d" и т. д., максимальна.
Ординаты пересечения вертикальных прямых с колоколообразными кривыми рис. 4.18 позволяют судить о пространственном распределении таких электронов. Основываясь на этих представлениях и учитывая, что энергетическая зависимость эффекта целиком определяется
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДОПОРОГОВОГО ЭФФЕКТА
121
функцией сечения ионизации /f-оболочкп в случае тонкого образца, авторы экстраполировали кривые «эффект — толщина», как это изображено на рис. 4.19.