Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
220 ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. в
Рис. 6.20. Размытие концентрационного профиля распределения Ga (а) и Zn (б) и Si-фотодиодах при воздействии реакторного излучения, I = 6,4-1011 см-2-с—1 по нейтронам с Е=0,1 МэВ, Тодп=400К.Кривые: 1 и 1' — профили распределения примеси в исходных фотодиодах, 2 и 2’ — в облученных в течение 12 ч; з и 3'¦—в течение 100 ч; 4— распределение *“Аи, продиффундыровавшего из контакта диода с галлиевым переходом,
f=100 ч [142].
р, Ом’Ы
1.J5 ¦
р, Ом-см
Ю(
м3 102 10
10L
а
V
4' it'*
0
5
10
25 0
10
20
30
15 20
я,тм
Рие. 6.21. Смещение границы р — n-перехода после облучения реакторным излучением Si-диодов, изготовленных термодиффуэией Ga (1, 2), В (3, 4) и Zn (5, б). Плотность потока по быстрым нейтронам 1=2 ¦ 1010 см—2 • см-1, Ф => 8,7 • 10N см~2, Гобл=310 К. Сплошные кривые соответствуют распределению удельного сопротивления по глубине образцов в необлучен-ных, пунктирные— в облученных фотодиодах. Метод измерения — четырех-зондовый компенсационный с послойным стравливанием тонких слоев
[142].
g 3] НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОЁ В Si 221
дню перескоков атомов ответственно в основном гамма-излучение, а нейтронная составляющая реакторного излучения вносит некоторую надбавку к коэффициенту диффузии: замедляет процесс для Au в Si или ускоряет его для In в Si.
Рис. 0.22. Температурная зависимость коэффициента термической диффузии примесей d Si: Си (I), Аи (2), Zn (3), Ga (4) и In (5) [11. Экспериментальные значения коэффициентов диффузии примесей, ускоренной гамма- и нейтронным излучением реактора, указаны точками при Т = 400 К
[50].
Низкотемпературная миграция примесей Au, In, Rh, Ni, Со и других элементов в Si исследована Койфманом, Тохировым и Юнусовым [56, 1441. Контроль за процессом диффузии проводился методами измерения вольт-емкостных характеристик и нейтронной активации. Исследовались: 1) образцы шоттки-диодов на базе п-Si и р-Si; 2) монокристаллы Si с пленкой диффузанта на поверхности, которая наносилась вакуумным испарением;
3) образцы с поверхностным источником примеси, прогретые при 1000°С в течение 3 мин. Облучение проводилось на реакторе или на кобальтовом источнике.
Результаты измерений концентрационных профилей распределения для Au приведены па рис. 6.23, а, б. Послойное стравливание проводилось методом анодного окисления. Интенсивность гамма-квантов 7=1500 P/с, Тоел = = 35—40°С. Пластины помещались в вакуумированные ампулы (10-5 мм рт. ст.), предварительно облучались
222
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
Nk л>см~з
Nku.,cM'J П17
1011
10
Ю1л
М1'
10г-
10’•
101' 101
/ >
* Ь 2
-х X
' О Ъ
;х%° 0 Tftp
- Ж 0 О о - 0
X о
“ х X О о
' *Х ° 0 О - *хх О °0
х v ° о «1.1.1.
! 1 .*Хх| , 1 ,
о- 0
: j X
9- о 4
У ъ
& ГО
I о f*°0oo
- хО - х х о0 ол
Г х°0 х X ° о ол
*х° Оо п _ 1 ? О 1 , I
1 X 1 ? 0,0 , I
20
ВО о б)
20
ВО
7, МКМ
Рис. 6.23. Концентрационные профили распределения ,9вАи в Si [56] при получении гамма-квантами е0Со (а) и гамма- и нейтронным излучением реактора (б). Кривые рис. б: 1), 2) кружочки, — 104 см—2; крестики, Nd< 10 см~2, I = 9,1-1012 см-2с—1! 3), 4) кружочки, JV^ = 10е см—2;
крестики, Nd -= 10s см-2, X = 2,S-1013 см~2-с—1. Кривые 1,3 — n-Si;
Z, 4 — p-Si.
§ 3] НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ В Si 223
потоком гамма-квантов Ф = 7 • 109 Р и затем облучались на реакторе (при / = 6 • 1012 см-2 с-1) в течение часа, для того чтобы активировать золото. Для оценки искажения профиля, вносимого реакторным излучением, одновременно с рабочими на реакторе облучались и контрольные пластины (кривая 1 рис. 6.23, а), не облучавшиеся ранее на кобальтовом источнике. Применялись химические методы очистки, исключающие максирующее профиль распределения примеси влияние остаточного адсорбционного эффекта.
Из данных рис. 6.23, а следует, что на реакторе в течение часа золото проникает в кремний на глубину порядка 2 мкм (кривая 1). Следовательно, этот эффект незначительно искажает термодиффузионный профиль золота в образцах, прогретых при 1000°С в течение 3 мин (кривая 3). В Au—Si, облученных на кобальтовом источнике, наблюдается распределение золота по глубине пластины (см. кривые 2 и 3). Кривые 5, 6 ж 7 характеризуют энергетический спектр гамма-квантов 1Э8Аи для контрольного образца, с которого перед облучением пленка золота была смыта (5), облученного на реакторе 1 ч Si
