Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНОВ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ ЭНЕРГИИ
259
нения результатов опытов привлечен механизм безызлу-чательной рекомбинации носителей тока через уровни, связанные с радиационными дефектами (см. гл. 2). Выделяемая энергия затрачивается на разогрев среды вблизи дефекта и увеличение его подвижности. Следовательно, возможно увеличение вероятности аннигиляции радиационного дефекта.
В заключении отметим, что фотостимулированная атомная миграция может существенно влиять на скорость радиационного дефектообразования и восстановления свойств материала и на характер протекания целого ряда процессов, связанных с низкотемпературной миграцией атомов.
*
§ 5. Низкотемпературная миграция при воздействии ионов малой и средней энергии *)
При бомбардировке ионами малой и средней энергии в Si активируется диффузия примесей Ga, Au, Си, Na, Pd, Cl, Ni и т. д. Глубина проникновения атомов значительно превышает средний пробег, обусловленный ударным механизмом НМ. Количество внедренной примеси выше предельной растворимости ее при высокотемпературной диффузии. Скорость миграции столь высока, что примесь уходит в глубь пластины быстрее, чем происходит катодное стравливание поверхности.
При упругом рассеянии частиц атому передается энергия, пропорциональная отношению масс соударяющихся частиц и ее энергии (см. гл. 2). При этом атом мишени может получить достаточную для преодоления потенциального барьера энергию и принять участие в НМ. Такие атомы названы «горячими». С ними связано проникновение атомов материала контактов в глубь Si, загрязнение кристалла неконтролируемыми примесями С, О, N, F, Na в процессе легирования исследуемой примесыо и другими. Эффект отдачи вызывает существенное искажение профиля распределения легирующей примеси в сравнении с профилем, соответствующим пробегу бомбардирующих частиц.
Атомы Ga, получившие избыточную энергию при рассеянии на них ионов Аг+ с энергией 100 кэВ, мигри-
*) См. Дополнение при корректуре.
17*
260
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
руют в «-Si (100 Ом-см, [111]) при комнатной температуре [69]. Проникновение Ga из поверхностного источни-
О
ка толщиной «400 А в Si-пластину регистрировалось методом обратного рассеяния ионов Не+ с энергией 2 МэВ при плотности тока 50 мкА (рис. 6.52). Авторами [69] установлено, что по мере возрастания дозы от 3 • 10lj до
3 • 10iS см~2 в энергетическом спектре обратнорассеянных ионов Не+ наблюдается возрастание количества соответствующих Ga импульсов от 2 • 103 до 1,26 • 104 см-2.
Сечение образования горячих атомов в этом интервале доз уменьшается от 0,4 до 0,2. По мнению авторов [69], это связано с уходом в глубь пластины значительной части атомов Ga из области, зондируемой ионами Не+. При изменении толщины металлической пленки от
с
200 до 900 А сечение образования горячих атомов возрастает от 0,4 до 0,7, что обусловлено уменьшением глубины проникновения атома отдачи (Ga) в Si (проекционный пробег ионов Аг+ в Si+ с энергией 100 кэВ ра-
О
вен 780 А). Атомы отдачи вводят в Si электрически активные уровни, вызывающие существенное увеличение сопротивления образцов.
Для изучения миграции Мо и Сг в Si, которая стимулируется облучением ионами Ar+, Si+, As+, использовался метод обратного рассеяния частиц Не+ (Е — = 1,5 МэВ) [68]. Примесь напылялась на пластппы р-Si (р = 1-2 Ом • см, ориентация [111]) испарением в вакууме. В интервале доз Аг+ (Е0 = 150 кэВ) от 1 • 1014 до 5 • 1015 см~2 количество атомов Мо, прошедших через границу Мо — Si, достигало значения 2 ¦ 1016 см~2-
(рис. 6.53).
Сечение эффекта отдачи оказалось равным 5 для Мо. Для системы Сг—Si, облучаемой ионами Аг+ пото-
Nm*>omH.ed Si
Рис. 6.52. Энергетический спектр обратно рассеянных ионов Не+ (Ео=2МэВ, Ф=25мкКл) для кремния [liij, предварительно облученного Аг + (Ф = 1000 мкКл) со стороны слоя Ga. Угол рассеяния 150° [69].
ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНОЛ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ ЭНЕРГИИ
261
ком 2 • 1013 см-2, опо было равно 15, что связано с различием соотношения масс бомбардирующих ионов и атомов металла. В интервале плотностей потоков от 8 • 1010 до 2 • 1012 см-2 ¦ с-1 авторами [68] но обнаружено влияния интенсивности облучения на количество промигрировав-ших атомов Мо.
Слабая зависимость от дозы и отсутствие мощност-пой зависимости эффекта (рис. 6.54) свидетельствуют,
Ф, 10№ем-*
Nm, cm~l
W
1Вп
W12 10°
1, СМ^-Г1
Рис. 6.53. Влияние дозы бомбардирующих ионов Аг+ на процесс проникновения Мо в кремний. Г0дл комнатная,
1 — 3,5-10г1 см“2-с“1, =
=ЗООА [68].
Рис. 6.54. Мощностная зависимость процесса проникновения
Мо
Si. Фаг = 1015см"3
в каждой точке кривой [681.
