Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
При воздействии низкоэнергетической газоразрядной плазмы наблюдается радиационно-стимулированный рост монокристаллических вискерсов па CdS-пластипе [63,
*) См. гл. 2, 4, 5.
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ Б S1
215
1361. Стимулированная в этих условиях облучением диффузия способствует «залечиванию» несовершенств структуры CdS вплоть до высоких интегральных потоков бомбардирующих частиц [64], когда другие материалы, к примеру Si и Ge, аморфизпруются.
В литературе встречаются результаты, которые по тем или иным причинам не совпадают с данными других авторов. В работах [137, 138] не было обнаружено стимулированной диффузии Au в Si. В [139] пе обнаружилось миграции Р и As в Si и примесей Al, Zn в Ge [102].
§ 3. Низкотемпературная миграция атомов в Si
Сведения по радиационно-стимулированной диффузии примесей в Si получены разными методами: методом обратного рассеяния заряженных частиц; из измерений энергетического спектра характеристического рентгеновского излучения, вызванного бомбардировкой пластин заряженными частицами; методами радиоактивных изотопов, из нейтронно-активационного анализа с послойным стравливанием тонких слоев и просчетом остаточной активности после исключения маскирующего вклада адсорбционного эффекта примеси; полупроводниковыми методами измерения удельного сопротивления, спектральной зависимости фотопроводимости диодов, пробивного напряжения, вольт-емкостных и вольт-амперных характеристик, счетных и спектрометрических характеристик детекторов, зондовых характеристик распределения потенциала или фототока, выявления границы залегания р — и-перехода и других.
Результаты, полученные несколькими независимыми методами, во многих случаях оказываются близкими. Сравнительные исследования Si-пластин с объемным и поверхностным источником примеси позволяют учесть влияние поверхностных барьеров на диффузию и исключить маскирующие НМ методические эффекты (типа эффекта геттерирования, адсорбционного эффекта и т. д.).
Стимулированная диффузия примесей в Si проявляется: 1) в проникновении примеси из поверхностного источника в объем пластины; 2) в компенсации исходной легирующей примеси материала матрицы; 3) в размытии концентрационного профиля распределения примеси;
216
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
4) в сглаживании локальных микронеоднородностей распределения исходной легирующей примеси; 5) в необратимых радиационных изменениях параметров полупроводниковых приборов, базовая область которых компенсируется примесными атомами материала контактов (поверхностный источник для диффузии).
Проникновение примеси в базовую область диодных структур приводит к расширению области объемного заряда в связи с возрастанием сопротивления базы, к изменению вольт-амперных и других характеристик. В примесной части спектра появляется фото-э.д.с., соответствующая оптическим переходам с участием энергетических уровней примеси в запрещенной зоне Si. На торцовой поверхности детектора обнаруживается граница залегания двух областей с разной степенью компенсации проводимости, т. е. скомпенсированной и исходной областей.
При воздействии мягкими рентгеновскими квантами наблюдаются необратимые изменения вольт-амперных, вольт-емкостных и других характеристик Si-диодов, которые указывают на образование новых электрически активных центров, не связанных с радиационными дефектами структуры [140]. Этими центрами могут быть примеси, которые до облучения находились в электрически неактивном состоянии (к примеру, междоузельный атом Р, комплексы из атомных дефектов с Р, области локального скопления примеси).
Климкова и Ниязова [140] предположили, что дополнительное количество электрически активных центров может образоваться в связи со стимулированными перераспределениями примеси в базовой области прибора (сглаживанием локальных микронеоднородностей распределения примеси, притоком примеси из примесной атмосферы дислокаций, кластеров), в результате чего в исследуемую область пространственного заряда вводится донорная примесь из близприлегающих участков базы.
Ускорение диффузии Р и С1 в Si при воздействии реакторного излучения изучено Шмидтом и др. L53J. Исследование выполнено методом нейтронно-активационного анализа в сочетании со снятием тонких слоев (HF, СР-4) с поверхности Si. Опыт проводился при температуре 100—250°С, плотности потока тепловых нейтронов 1,2 • 1013 см-2 • с-1, экспозиция облучения порядка недели.
§ 3] НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ В Si 217
Использовались образцы /г-Si (р = 1,35 Ом ¦ см), полученные методом зонной плавки и ориентированные перпендикулярно кристаллографической оси L111] (плотность дислокаций 1,2 • 104 см-2).
Облучению на реакторе подвергались три группы образцов: 1) оксидированные пластины (толщппа окисиого Nf, см'3
/Гр, СМ"3
10г1 * *53 I v
\ ^
W20 и I
:Н !
: '' !
