Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Активированная в Si электронами высоких энергий диффузия Au описана Ченгом и др. [138]. Au проникало в Si-цластины в процессе облучения частицами с Е0 = 1,5 МэВ. Средняя энергия, передаваемая атомам диффузанта при упругом рассеянии на них электронов, составляла »10,4 эВ. Au на поверхность пластин осаждалось в количестве 1013 ат. см2 из раствора HF. При облучении системы Au—Si потоком электронов 2,4 • 1014 см-2 • с-1 до доз 5 • 1018 см-2 Au проникало в количестве NArL « 5 • 1011 атомов на глубину в
о
несколько сот А (»5 • 101В см-'1). Это количество близко к пределу растворимости Au в Si при 1200°С [1].
Из рис. 6.33 и табл. 6.5 видно, что на глубине 600—
О
650 А в точках 3, 3' от поверхности Au находится в количестве, приблизительно в 160 раз большем {N aJN^), чем для контрольного образца WAu) в случае бомбардировки 1,5 МэВ-ми электронами, и в 5,7 раза большем для облученного светом образца. Количество проникшего Au зависит от условий облучения. При воздействии светом оно мало, а при облучении электронами высоких энергий — близко к пределу растворимости примеси.
Ослабление процесса миграции Au в Si возможно, если в диффузионном эксперименте а) не было реализо-
s 3] НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ В Si 233
вано оптимальное условие для свободной диффузии примеси (случай источника примеси, осажденного химически); б) на диффузионный перенос налагался эффект геттерирования Au; в) истощающийся источник примеси
Таблица 6.5 Цифровые зпачения параметра х и N'Au!NAu [138]
Тип облучения Номера точен для ОС, А NAu/NAa
образца
контроль облучен контроль облучен
ного ного ного ного
Свет, 1000 Вт; 1 1' 30 30 27
2 2' 370 370 1
0=120 ч 3 3' 650 580 5,7
4 4' 750 700 «4
5 5' 820 780 2,4
Электроны, 3' 580 580 «25
Е0=1,5 мэВ; 3 650 650 «160
Ф=5-1019 см“2
ограничивал количество атомов Au, принимающих участие в НМ, и не обеспечивал насыщение емкости геттер-ных центров за время экспозиции облучения; г) процессы захвата (геттерирования) Au в малоподвижные комплексы ограничивали его участие в последующем диффузионном переносе.
В Si геттерными центрами являются вакансии, легирующая примесь (В, Р, As и другие), дислокации, поры и другие стоки. Вблизи поверхности плотность такого типа несовершенств структуры имеет наибольшую величину. Емкость приповерхностного геттерирующего слоя возрастает по мере увеличения уровня легирования материала и т. д. [1521. Влияние эффекта геттерирования на низкотемпературную миграцию и глубину скомпенсированного Au-слоя следует из данных авторов [138J.
1) Ими обнаружено, что после насыщения геттерной емкости удается наблюдать термическую диффузию Au в Si при низких температурах. Нерадиоактивное Au вводилось в Si при отжиге в атмосфере воздуха или аргона при 1000°С в течение 2 и 3 ч. Затем на этих образцах
234
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. с
/Удц, см~-
изучалась диффузия радиоактивного 195Аи при 200°С. Растворимость Au при 200°С оказалась равной 5 • 1012см_3, а коэффициент диффузии 7,5 • 10~14см2/с. Аналогичной величины растворимость была получена на контрольных образцах Si при температурах отжига 650°С и коэффициенте диффузии, равном 10‘8 с.м7с. Таким образом, предварительное насыщение емкости геттерных центров нерадиоактивным Au способствовало реализации междоузельного механизма для термической диффузии Au в Si с энергией 0,41 эВ [138].
2) НМ характеризуется предельной глубиной легированного Аи-слоя,
О
равного 1000 А, во всех случаях облучення: светом, электронами 15 кэВ, 100 кэВ и 1,5 МэВ. У электронов средняя длина пробега примерно равна 1, 7, 40 и 330 мкм соответственно [153]. При этом большее количество Au проникает на глубину
О
1000 А при облучении 1,5 МэВ-ми частицами по сравнению с другими видами воздействия. Ииьшн словами, не наблюдается корреляции между пробегом частиц и процессом проникновения Au. Можно полагать, что предельная глубина легируемого
О
Аи-слоя (1000 А) представляет собой среднюю длину диффузионного пробега горячих атомов Au в условиях, когда на стимулированную диффузию налагается эффект генерирования. С анализом возможных причин расхождения результатов опытов по стимулированной диффузии ряда авторов можно будет ознакомиться в работах [154—156].
Радиационно-управляемое старение кварцевых пьезоэлементов, по мнению авторов Курина, Мальцева и Кошелева [61], связано с НМ атомов материала контактов в объем пластин. Проникновение Ag имело место при облучении пьезоэлементов с серебряными контактами на реак-
