Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 6.4. Коэффициент радиа- предварительно облучались по-ционной диффузии р в Si в токами быстрых нейтронов зависимости от плотности по- г лтв -2 /
тока протонов. Кривая 1 соот- 5 • 1U СМ (.ДЛЯ inAsj И ДО ветствует диффузии из поверх- А Г)18 гм-2 (яття ПяАч) ппи Т « "= ностного источника. 2 — из „ '.ДЛЯ при 0бЛ
подложки в эпитаксиальный = 150 С. Контроль за отжи-слой. Энергия частиц равна v
450 кэВ (г) И 150 кэВ (1)120]. гом радиационных дефектов
осуществлялся измерением концентрации носителей тока. В интервале температур 600—800°С для InAs и 650—900°С для GaAs полного восстановления концентрации электронов в процессе отжига не происходило. В области температур 600—700°С глубина залегания р — ?г-перехода в облученных образцах была больше, чем в исходных, причем с ростом температуры эта разность уменьшается. При температурах, больших 750°С, граница р — ?г-перехода в облученных образцах лежит ближе к поверхности, чем в необлученных.
В области высоких температур 600—650°С, когда концентрация Zn в образце еще невелика и Zn в основном перемещается по вакансии, увеличение концентрации неравновесных вакансий приводит к возрастанию коэффи-циента диффузии. По мере повышения температуры диффузионного отжига концентрация вводимого в образец
§ 1] ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ ДИФФУЗИЮ 195
Рис. 6.5. Концентрационные профили распределения Zn в облученных (I) и контрольных образцах (2) GaAs: а)Готж=800° С, ^0тш = ^^ч> -^отж= = 90041, (отж = 5 ч [21].
N, см'3
х, мкм „ X. мт
а) б)
Рис. 6.G. Концентрационные профили распределения Zn в InAs (а) при Гот* “ 600 С, ^отж = 2,5ч., в GaAs (б) при ^qtjk ™ 650 С, ^отж~^7Ч. Кривые: 1 — до, 2— после облучения [21].
13*
ig6 ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ [ГЛ. в
Zn возрастает. Это обстоятельство усложняет процесс переноса примеси, так как здесь проявляется диссоциативный механизм диффузии. Следовательно, вакансии, высвобождаемые при термической диссоциации или перестройке сложных комплексов радиационных дефектов, здесь уже служат «ловушками» для диффундирующих атомов Zn.
Таким образом, облучение приводит к уменьшению эффективного коэффициента диффузии примеси, диффундирующей по диссоциативному механизму. Авторы L21J отмечают увеличепие растворимости Zn в образцах, облученных быстрыми нейтронами, и связывают паблюдае-мый эффект с внесением в полупроводник дополнительной концентрации вакансий.
Неравновесные вакансии существенно замедляют скорость дрейфа Li в Si [22] и в Ge [23]. Например, подвижность Li в Si (легированном В до 1,6 • 1014 см-3) уменьшается на два порядка вследствие осаждения его на вакансиях [22]. Исследовался дрейф Li в предварительно облученных быстрыми нейтронами (1,1 — 2,6 • 1014 см-2) н электронами с энергией 0,9 МэВ (5 • 1015—3,3 • 1016 см~") Si-диодах, полученных диффузией Li (420°С, 5 мин).
Зависимость емкости и подвижности от времени дрейфа приведена на рис. 6.7 в условиях постоянного смещения при разных температурах. Из температурных зависимостей коэффициента диффузии (табл. 6.1) установлено, что эффективная энергия активации Li в Si возрастает на 25 и 50% после облучения нейтронами и электронами соответственно.
Подвижность ионов Li в областях с концентрацией дефектов до 1018 см-3 приводит к значительному замедлению скорости дрейфа, что объясняется почти полным осаждением Li па неравновесных вакансиях *).
Однозначная интерпретация увеличения скорости дрейфа, по мнению авторов [27], затруднительна. Предполагается, что увеличение подвижности Li связано с появлением внутренних полей, обусловленных градиентом удельного сопротивления, возникающим со стороны
*) Следует заметить, что в [22] замедление дрейфа отмечено при дозах (и концентрациях дефектов), на три-четыре порядка меньших в сравнении с [27].
§ i] ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ ДИФФУЗИЮ 197
облучаемой поверхности. При электронной бомбардировке возможно изменение фононного спектра в нарушенной области кристалла, что может привести к изменению так называемого «частотного фактора», определяющего скорость диффузии и подвижность примеси. В L28J найдено,
j.l, оти. ей О, в
С,10гпФ
а)
t, ч
^•-7 Qf.nrW
'"i.i i i , i . i , 8 12 W 20 24
S)
Рио. 6.7. Дозовая зависимость изменения емкости (а) и дрейфовой подвижности Li (б) при облучении Si (Li) электронами с энергией 0,9 МэВ и нейтронами реактора. Напряжение дрейфа (/-100 В. Температура дрейфа Т=30°С (1, 2, 3, в), 40°С (5), 50°С (4) и 65°С (?). Кривые: 1 — контрольный образец, г, 3, 7 — образцы, облученные нейтронами с 1=4,7-Ю11 см-2-с— * (2) и 6,8-1012 см-2 с~1 (3 и 7), 4—в — облученные электронами [22].
что предэкспоненциальный член, включающий «частотный фактор» для поверхностного коэффициента диффузии в кремнии, в 10 раз выше для механически полированной, чем химически полированной поверхности.
