Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
В интервале температур от 1170 до 1470 К для Si и от 870 до 1220 К для Ge эффект не зависит от температуры облучения.
Последующее повышение температуры сопровождается уменьшением коэффициента радиационной диффузии. Кривые температурной зависимости коэффициента диффузии, измеренные при температурах ниже 1170 К, смещаются с ростом плотности потока излучения в область более низких температур.
Ускореппая протонами средних энергий, 10—50 кэВ, диффузия В в Si не зависит от температуры облучения в интервале от 770 до 970 К [16]. При этом скорость радиационной диффузии В не менее чем в «105 раз превышает скорость термодиффузии, соответствующей температуре облучения.
Отклонение температурной зависимости коэффициента диффузии от аррениусовской отмечено в [21, 22].
Экстремальный характер температурной зависимости скорости стимулированной миграции Zn в GaAs и InAs [21] указывает на возможность как ускорения, так и замедления диффузии Zn в интервале температур 870— 1120 К. Снижение энергии миграции при воздействии излучения было отмечено в [178]. Уоткинс обнаружил значительное снижение (до 0,2 — 0,3 эВ) энергии миграции вакансий в предварительно облученном Si по отношению к ее величине, полученной из высокотемпературных экспериментов (1,1 эВ).
Рис. 6.60. Кривые изохронного отжига для трех
образцов InSb.Г0бл =78 к-
Кривые: 2— легирован-
ные Ge образцы, = 1,6-
¦1014 см-3 и 1,0-1013 см~3 соответственно, 3 — легированный Ге, Ро“1,Ох х1013 см--3. Облучение
проведено рентгеновскими квантами, Е0=»250 кэВ, 1-60—70 Р/с [101].
278
ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДИФФУЗИЮ
[ГЛ. 6
Исследования температурной зависимости ионной проводимости в щелочно-галоидных кристаллах непосредственно под электронным пучком указывают, что в интервале от комнатной температуры до 400 К энергия активации снижается более чем в четыре раза, а в области температур 400—425 К — на 40% по сравнению с ее значением до облучения [179]. Согласно данным работы [180] уменьшается энергия активации ионной проводимости в щелочно-галоидных кристаллах при воздействии мягкого рентгеновского излучения.
На возможность снижения энергии активации перескоков вакансий в Si и Ge при низких температурах облучения указывают результаты по изотермическому отжигу радиационных дефектов, стимулированному светом из области края собственного поглощения, и опыты по влиянию подсветки или инжекции электронов на скорость образования дефектов в Si при воздействии (при 77 К) гамма-лучей 60Со [168, 170, 171, 178]. Результаты эти могут быть поняты, если допустить возможность снижения энергии активации перескоков атомов при облучении.
ГЛАВА 7
АКТИВАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ИОННОИ ИМПЛАНТАЦИИ
В настоящее время методика легирования полупроводников с помощью пучков ускоренных ионов вошла в практику в качестве мощного технологического метода, дополняющего другие способы создания интегральных схем и в ряде случаев имеющего бесспорные преимущества [1, 2, 3].
Существенный интерес представляет синтез тугоплавких полупроводников с использованием пучков ускоренных ионов. Работы в этой области носят поисковый характер и заслуживают внимания как один из новых путей синтеза твердых тел.
§ 1. Физические основы ионно-лучевого легирования полупроводников
Основная идея ионно-лучевого легирования полупроводников — внедрение ускоренных ионов электрически активных примесей сквозь поверхность кристалла — была предложена в 1954 г. и впервые осуществлена Бредовым и его коллегами [4]. Метод ионного легирования был также предложен и запатентован Шокли в США [5]. Но широкое развитие исследования процессов прохождения ионов в твердых телах и их воздействия на свойства полупроводников получили примерно с середины 60-х годов. К этому времени Линдхардом, Шарфом и Шиот-том [7] была создана теория, позволяющая с достаточной степенью точности вычислять параметры, характеризующие проникновение иопов средних энергий (10— 300 кэВ) в твердые тела в отсутствие эффектов каналирования.
280 ПРОЦЕССЫ ПРИ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ [ГЛ. 7
Эта теория основана на результатах работы более общего характера [8], в которой выясняется распределение потерь энергии тормозящейся заряженной частицы в процессе ее взаимодействия с электронами, характеризуемого величиной г\(Е), где Е — энергия частицы, и с атомами, что характеризуется величиной у{Е).
Довольно часто первый тип процессов взаимодействия называют неупругим, а второй — упругим. Величины потерь «кумулятивны» в том смысле, что каждое взаимодействие представляет собой вклад в общую увеличивающуюся долю энергии, постоянно теряемой частицей и накапливающейся в кристалле в нервом случае — в электронной подсистеме, во втором — в виде энергии, получаемой, в том числе и атомами, смещаемыми из узлов.
Теория, описывающая распределение энергии между двумя типами возбуждений, основана па решении интегрального уравнения. Средние^ значения суммарных долей энергии частицы Е, г) и v получаются путем решения этого уравнения, причем т] + v = Е.
