Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
§ 5] ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНОВ МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ ЭНЕРГИИ 267
ше коэффициента, соответствующего термической диффузии [15].
Обработка пластин в плазменном разряде снижает температуру подложки до 400—600°С при плотности потока ионов Аг+ 10tG см-2 • с-1 и энергии 200 эВ [176, 177]. В этих работах источник примеси Р или В изгоев, см~3
1,2 1,В
X, мкм
Рис. 6.58. Влияние облучения ионами аргона (Ео=200 эВ, 1=2 мА/смг, Т0дл = 500сс) на профиль распределения В в SI: 1 — до, 2—4 — после облучения в течение 10 (2), 20 (3) и 30 мин (4) [176].
тавливался термической диффузией. Глубина легирования и профили распределения примеси в исходных пластинах приведены на рис. 6.58, 6.59.
Ионно-плазменная обработка пластин способствует проникновению примеси в глубь кристалла. Поскольку происходит стравливание поверхности и диффузионное проникновение примеси, то с увеличением времени облучения концентрация В или Р в приповерхностной области падает от 3 • 10го до 1019 см-3 после 30-минутного облучения (см. рис. 6.58, 6.59).
В контрольном опыте часть пластины закрывалась тонкой молибденовой пленкой, напыленной в вакууме и непрозрачной для ионов плазмы. Концентрационные профили распределения примеси в этой части пластины
268
ЫШЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
рис. 6.58, 6.59) /Vp, см'3
после ионно-плазменной обработки не отличались от профилей для исходных образцов. Лабунов, Борисенко и Ухов отмечают, что этот факт и отсутствие изменений температуры образца до и после включения плазмы свидетельствуют о том, что радиационный эффект (см.
не связан с дополнительным разогревом образцов. Диффузионный перенос при стимулированной плазмой диффузии эквивалентен термическому при 1100°С. При этом для ионпо-плазменной обработки характерна слабая зависимость от температуры облучения в интервале 400—600°С.
Облучение содержащей соли фтора поверхности Si коронарным отрицательным разрядом воздуха (потенциал между электродами 10 кэВ) вызывает ускорение миграции F [177]. В эмиссионном электронном микроскопе обнаружено, что ряд примесей в Si (основная легирующая примесь) — акцепторы Ga, In, Т1 п доноры Bi, Sb — в процессе бомбардировки ионами инертных газов становятся под-вижными. Эффект выражается в обеднении (уходе псследуе-приповерхностного слоя пластины [97].
Рис. 6.59. Изменение профиля распределения Р в Si после ионно-плазменной обработки. Ускоряющее напряжение: 1) исходный профиль, 2) 200 В, 3) 250 В, 4) 300 В [176].
мой примеси)
Играс предполагает, что при - облучении Si примесные атомы смещаются в междоузельные положения и совершают долгопробежную миграцию по междоузельному механизму.
§ 6. Особенности низкотемпературной миграции атомов
НМ присуща неметаллическим твердым телам. Она активируется при воздействии на материалы излучениями разного вида в Широком диапазоне энергий. НМ наблюдается при воздействии мягкими рентгеновскими
§ 6] ОСОБЕННОСТИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ МИГРАЦИИ 269
квантами, электронами допороговых энергий, светом из области спектра, соответствующего возбуждению электронно-дырочных пар. НМ можно также активировать, воздействуя на кристаллы частицами высоких энергий: гамма-квантами кобальта, электронами высоких энергий, гамма- п нейтронным излучением реактора п т. п. Поскольку излучения высокой и допороговой энергий способны стимулировать НМ, следовательно, процессам радиационной активации перескоков атомов предшествует некоторое энергетическое состояние неметаллического кристалла, которое является общим для разных процессов активации перескоков атомов. Таким состоянием может быть состояпие возбуждения электронной подсистемы кристалла, способное к передаче энергии возбуждения атомам решетки.
НМ характеризуется своеобразной кинетикой проникновения примесей, которая зависит от параметров псточ-пика активизации и особенностей элементарного акта перескоков атомов. В частности, взаимодействие электронных возбуждений и диффундирующих атомов контролирует диффузионные перемещения. В реальной ситуации проникновение примесей в кристалл лимитируется также комплексообразованием. Поэтому конечный результат формирования профиля распределения примеси зависит от ряда процессов: а) скорости образования и отжига дефектов структуры; б) сечения взаимодействия примесей и дефектов при комплексообразованпи и вероятности нх распада.
Для НМ характерна мощностная зависимость коэффициента диффузии. Исследования кинетики НМ и мощ-ностной зависимости эффекта приводят к информации
о порядке квазихимических реакций и механизмов элементарного акта. Мощностная зависимость для диффузии исследовалась при облучении на реакторе Ап — Si потоками по тепловым нейтронам, равными 1,8 • 1013 см-2 • с-1 (Гобл = 400 К), 5,7-10й см-2-с"1 (Го6л = 300 К) и
2 • 1010 см 2-с 1 (Гобл = 310 К). В каждом случае суммарный поток доводился до 7 • 1017 см-2-с-1 (рис. 6.60).
В кристаллах CdS мощностная зависимость исследовалась для гамма-лучей в0Со с мощностью потока: 110, 300, 2000 и 7000 P/с при температурах облучения 320, 330, 360 и 370 К соответственно. Результаты измерений
