Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Сопоставляя профили распределения примеси (рпс. 6.26, б) с измеренными кривыми (рис. 6.26, а) и радиационными изменениями свойств материала подложки, авторы [88] приходят к заключению о возможности радиационно-стимулированной диффузии Р (см. рис. 6.26) и Sb (см. рис. 6.27) в Si при облучении гамма-лучами 60Со.
Соотношение вкладов диффузии атомов материала контактов и радиационного дефектообразования при облучении золото-кремниевых поверхностно-барьерных детекторов исследовано Жиц, Климковой, Ниязовой, Поповым [87, 103, 146]. Степень влияния определяется взаимным расположением энергетических уровней дефектов и примеси в запрещенной зоне материала, скоростями их введения и соотношением концентрации.
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ В Si
227
О возможности влияния стимулированной гамма-излучением диффузии примесей А1 на изменение вольт-емкостных харктеристик диффузионных переходов указывалось Сиротой, Бржезинским, Дюковым, Коршуновым и др. в [147]. Наблюдаемое в [147] смещение границы р — re-перехода и расширение области объемного заряда в Si при воздействии гамма-лучей можно пптерпретировать
р, Ом-см
а) 6)
Рис. 6.26. Распределение удельного сопротивления (а) и легирующей примеси Р (б) по глубине системы Эх-эпитаксиальная пленка — монокристал-лическая подложка Si. Кривые: 1 — до и 2, 3, 4— после облучения в течение 1 (2), 5 (3) и 24 ч (4). i', 2\ 3', 4' — расчетные кривые для термической диффузии Р в Si из источника конечной толщины в полуограни-ченное тело. Облучение проводилось на кобальтовом источнике I = = 2900 Р/с,Тобл = 360К [88].
как результат компенсации проводимости диодов радиа-ционными дефектами при неизменном профиле распределения примеси, или как результат диффузионного размытия профиля распределения образующей переход примеси.
В работах [87, 103] сопоставлены изменения параметров поверхностно-барьерных детекторов, вызванные облучением рентгеновскими квантами или гамма-лучами 60Со на приборах двух типов: облучавшихся с золотыми контактами и на диодах, изготовленных из предварительно облученного материала (rc-Si, бестигельная зонная плавка, р.~250—400 Ом • см, легирующая примесь Р, 15*
228
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. в
время жизни носителей тока т « 200 мкс, Nd » 104 см-2, концентрация кислорода N0 ^ Ю1в см-3, ориентация ила-стин [111]). Контакты к противоположной поверхности — химически осажденный никель. Au напылялось в вакууме. Измерялись дозовые зависимости вольт-амперных, вольт-емкостных характеристик, удельного сопротивления, амплитуды импульсов и энергетического разрешения при счете детектором а-частиц 247Ат (энергия 5,5 МэВ, средний пробег в Si 27 мкм).
Радиационные дефекты структуры вводят в запрещенную зону центры рекомбинаций (табл. 6.3 [148, 149]). Au вводит центры рекомбинации с глубокими уровнями (табл. 6.3 [150]). Неравномерное распределение рекомбинационных центров по образцу, обусловленное диффузиониым распределением Au, вызывает разброс значений времени жизни носителей тока на разных участках слоя от поверхности и, следовательно, неоднородность собирания заряда детектором. Эти факторы амплитуду импульсов, энергетическое разрешение и па переходные характеристики детекторов [87].
Из данных рис. 6.28 и 6.29 видно, что радиационный эффект выражен более значительно в облученных с золотыми контактами образцах, чем в детекторах, изготовленных из предварительно облученного Si. Изменение параметров наблюдается, начиная с некоторой «критической» дозы, равной 1,5 • 109 рад. До этой дозы датчики работают достаточно стабильно. Ход кривых для детекторов обоих типов качественно одинаков.
Уменьшение амплитуды импульсов (рис. 6.30) могло быть связано с изменением величины tjx (t0 — время собирания освобожденных а-частицей носителей, т — время жизни носителей тока) или энергетическими потерями в
Рис. 6.27. Изменение толщины ж эпитаксиальной пленки п-Si в зависимости от времени t облучения гамма-квантами для трех разных образцов: I) материал подложки КДБ-10, пленка n-Si с р=0,08 Ом • см и толщиной dа=13 мкм, концентрация дефектов упакон-киЛг0 = 7-102 см-2,г) КДБ-10, n-Si, р = 0,34 и d0~9, Na—lAx Х10!; 3) КЭС <Sb) = 0,01, n-Si, р = 7,4 и ?i0= 11, JV0“7,2 • 102
[88].
оказывают влияпие на
§ 3] НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ В Si 229
Таблица 6.3
Сечения захвата для электронов и дырок рекомбинационными центрами радиационных дефектов и золота в кремнии [148—150]
Дефекты Глубина уровня, эВ а , пм2 а , см!
п 2’
А -центр ?с-0,16 1,8 * 10“10 1,5-10-1'1
Я-цептр Ес---0,40 1
О
ю
ю
Au Ес-0,54 9,5-10-10 1,6- ю~15
Au ?„-0,35 6,7 • 10~16 1,6-10-16
