Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Авторами [23] была измере-па температурная зависимость параметра ф = AR/(R0O). Т менялась в интервале от 90 до 380 К (рис. 4.22). Вакуум 5 • 10-7 мм цт. ст. Максимум кривой ф — f(TBS„) расположен в области температур 140—
200 К.
В опытах по измерению радиационного эффекта использовались кристаллы и-Si и p-Si с аналогичными параметрами по плотности дислокаций, геометрии облучения, удельному сопротивлению, кристаллографической ориентации и т. д.
Кристаллы облучались электронами с энергией 100 кэВ при плотности потока 2 мкА/см2 (микроскоп УЭМВ-100, вакуум 10-=
мм рт. ст.). Параметр ф (в относительных единицах) был равен 260, 280 и 200 для температур 100, 150 и 250 К соответственно для p-Si и 16, 14 и 8,4 К для re-Si. При Тпбл = 360 К ф = 85 для p-Si и 2 для и-Si. При Тобл = 400 К изменения свойств
9 В. С. Вавилов и др.
ср, итн. ,iff
7~абл 1 К
Рис. 4.22. Температурная зависимость радиационного дефектообразования в p-Si: кружочки — облучение 16 — кэВ электронами, 1-3,4- 10м
см —2 • с —1 ; крестики — облучение 100 кэВ электронами, 1=6,8-10» см-2- с -1 т
обл
в каждой точке 60 мин,-
130 ДЕФЕКТЫ В АТОМАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
[ГЛ. 4
четырехзондовым компенсационным методом измерения проводимости не регистрируются [24, 25].
Экстремальная зависимость скорости радиационного дефектообразования от температуры наблюдалась в [46, 47J при облучении рентгеновскими квантами кристаллов
и, смР’миг’ и, атн eg
Т,К
Рш\ 4.23. Tc.vurepaTvpnan лаплсимость скорости и образования ^-центров с NaCl 147) и KI [4G],
KI [46] и NaCl [47]. Максимум кривой температурной зависимости (рис. 4.23) в этих кристаллах находится при Гобл = 220 К для NaCl п 150 К для КГ. Температурная зависимость объяснялась процессами автолокалпзацип и делокализащш эксптонов, инициирующих образование /'’-центров.
Температурная зависимость скорости накопления радиационных дефектов в Si, облучаемом частицами высоких энергий, изучена рядом авторов [32, 48, 49].
Установлено, что температура облучения оказывает существенное влияние на кинетику процесса радиационного дефектообразования, которое проявляется различно и определяется температурной зависимостью процессов отжига первичных дефектов, образования и диссоциации комплексов, состоящих из первичных дефектов и примесных атомов.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДЕФЕКТОВ С ПРИМЕСЯМИ
131
В работах [32, 38] отмечено монотонное убывание скорости накопления радиационных нарушений в Si при облучении кристаллов электронами с энергией 1 МэВ или гамма-лучамп при понижении температуры облучения от 300 до 77 К. Воздействие высокоэпергетнческих электронов (45 МэВ) или нейтронов реактора в соответствии с [-19] вызывает дефектообразование, не зависящее от температуры облучения в указанном интервале. Сравнение допороговых и надпороговых эффектов показывает, таким образом, что в первом случае имеет место характерная для понизациоппого механизма радиационного де-фектообразованпя зависимость от температуры облучения.
§ 3. Взаимодействие радиационных дефектов с примесями
Связь допорогового эффекта с генерацией дефектов структуры подтверждается характером взаимодействия первичных дефектов с атомами примеси (см. гл. 5). Установлено, что примеси In, Rh, Au, Li в Si, мигрируя но кристаллу, взаимодействуют с неравновесными вакансиями. Концентрация вакансии менялась путем изменения температуры облучения. Пластины с поверхностным источником примеси In, Rh, Au и других элементов облучались мягкими рентгеновскими квантами или электронами с энергией 100 кэВ. С ростом температуры от 80 до 400 К коэффициент диффузии In в Si уменьшался. При этом температурная зависимость коэффициента диффузии In повторяла аналогичную зависимость скорости генерации допороговых радиационных дефектов [1, 28, 29, 50, 51J.
Кинетические кривые изохронного отжига в исследованном интервале температур (см. рис. 4.20 и 4.21) свидетельствуют о доминирующем влиянии па скорость накопления радиационных дефектов процессов отжига допороговых пар Френкеля. Наложение этого процесса на диффузионный перенос примеси приводит к замедлению с ростом температуры облучения миграции In, который по кристаллу перемещается с участием неравновесных вакансий,
Для Au, Rh в этих условиях эксперимента были получены результаты, указывающие, что радиационные де-9*
1Л2 ДЕФЕКТЫ В АТОМАРНЫХ ПОЛУПРОБОДПИКАХ
[ГЛ. к
фекты способствуют замедлению миграции. Вероятно, это вызвано связыванием Au, Rh в малоподвижные комплексы (типа Au—V) и выходом из участия в диффузионном переносе. Взаимодействие примесей In, Au, Rh с радиационными дефектами в процессе облучения рентгеновскими квантами сопровождается введением в запрещенную зону кремния новых энергетических уровней, которые соответствуют примесям Au, Rh и In и поведение которых аналогично поведению этих примесей, введенных в Si при термической диффузии.
