Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
W19 \:
Sc I
10,s \!
К
• i4
i ' \
r 1
10,? 1 \
1 1 1 II 1 - 1 1 1 1 1 1
/7 2 4 5 8 10
д)
Рис. 6.19. Концентрационные профили распределения 31Р в Si: а) для кристаллов А и В, диффузия из поверхностного источника примеси; б) диффузия из объемного источника. Условия облучения: гамма- и нейтронное излучение реактора, Г0бл — °С. *j0 — исходный р — п-переход, ху —
после облучения [53].
слоя от 300 до 1200 А); 2) оксидированные пластины, в слой окисла которых термической диффузией введен Р; 3) пластины Si, содержащие р — re-переход, полученный термической диффузией Р.
При облучении Р проникает через окисную пленку в глубь кристалла (хвост концентрационного распределения достигал 20—30 мкм, рис. 6.19). Авторадиографии окисной пленки и подложки свидетельствуют о том, что имеют место два типа диффузионных процессов: объемная диффузия и миграция по дислокационным стокам. Последняя незначительно искажает диффузионный фронт,
218
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ IIA ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
Наблюдается также смещение границы р — ге-перехода в образцах третьего тина. Этот эффект не мог быть отнесен только за счет компенсации электрически активных центров базы, поскольку после облучения проводился термический отжиг радиационных дефектов (30 мин, 745°С), восстанавливавший удельное сопротивление базы до первоначального значения.
Автор [141] предположил три вероятных механизма (или комбинацию из них) ускорения диффузии. Во-первых, ускорение диффузии возможно за счет появления избыточной концентрации вакансий, во-вторых, ускорение может быть обусловлено тэта-вспышками, и, в-треть-их, возможна смена механизма перемещения Р с вакан-сионного на междоузельный, обеспечивающая быструю его диффузию в условиях облучения.
Койфман и Ниязова [50, 142] исследовали кристаллы Si (р « 7,5 Ом • см, Nd ~ 104 см-2, легирующая примесь Р) с поверхностным источником примеси. Анализ гамма-спектров контрольных образцов свидетельствовал об отсутствии в исходном материале исследуемых примесей Си, Au, Zn, In или Ga в пределах чувствительности метода нейтронно-активационного анализа (табл. 6.2) [143].
Аналогичные результаты были получены на образцах, с поверхности которых перед облучением пленка диффу-запта удалялась многократной поочередпой промывкой в царской водке и плавиковой кислоте. В кристаллах с поверхностным источником примеси после облучения на реакторе в течение 100 ч потоком тепловых нейтронов 1,8 • 1013 см"2 ¦ с~* были измерены концентрационные профили распределения (рис. 6.20, 6.21), которые использовались для вычисления коэффициентов радиационно-стимулированной диффузии Си, Au, Zn, In и Ga в Si.
Коэффициенты диффузии сопоставлялись с известными для термической диффузии величинами (рис. 6.22). Из данных рис. 6.22 видно, что ускоренная на реакторе при Г0бл = 400 К диффузия по эффекту переноса примеси эквивалентна термической диффузии при 560, 790, 750 и 1400 К для Си, Auj Zn и In, Ga соответственно.
Доля участия нейтронной или гамма-компопенты реакторного излучения в активации диффузии In, Au в Si изучена путем сравнения величин коэффициентов D диффузии* стимулированной раздельно реакторпым излуче-
§ 3] НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ В Si 219
Таблица 6.2
Ядсрно-фнзичсские параметры исследованных элементов [143]
Элемент
Ядг‘рн:>:1 реакция
Распространенность в ч.'тсе.тненнии
('Меси, %
гт , Сарн
акт
Золото
Цинк
Медь
Галлий
Индий
Кадмий
Сера-35
197Au(n, y)10sAu 68Zn(n, 7)69mZn 63Cu(ti, y)64Cu 71Ga(n, y)72G;\ ш1н(п, v)UJin ll4Cd(n, 7)115mCd
1U0
18,6
09
39,0.
4,3
28,75
96 1,1-1,2 4,5 1,4 56
0,15(115) 11(115m)
Элемент Е , МэВ Г1/2 Эталонная чувствитель
V ность активационного
анализа, г
Золото 0,412 2,7 дп. 10~12
Цинк 0,439 13,9 ч о
[
О
Медь 0,511 12,88 ч 10~9
Галлий 0,840 12,12 ч 10-10
Иттдий 0,192 50 дн. Ю-11
Кадмий 0,560 *) 43 дп. Ю-8
Оера-35 0,167 53 '[ ю-1
87 дп.
*) E для кадмия-l 15m равна 1,3; 0,95; 0,45 МэВ и для кадмия-115 0,45; 0,33 МэВ.
-0,95;
пием или гамма-лучами е0Со. Обнаруя^ено, что DAu в первом случае имел меньшую величину, чем DAц, инициированный кобальтовым излучением. В опытах по диффузии In в Si наблюдалась обратная зависимость: Dln увеличивался при введении в состав стимулирующего излучения компоненты, более эффективно образующей дефекты структуры, например, а-частиц или нейтронов реактора. Авторами [142] сделано предположение, что за актива-
