WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Вважаючи ж зародками МФК, зміну паПрискорення формування термодоно- раметрів відпалу можна пояснити вплирів спостерігається за наявності просто- вом пружних напружень в кристалічній рового розподілу дефектів. Якщо дефек- решітці, які створюються МФК. Тобто ти, що вводяться при опроміненні, розпо- збільшення однорідності просторового ділені по об’єму кристала однорідно, то розподілу домішки кисню при ПТО-опромінення не впливає на генерацію призводить до більш однорідного розпотермодонорів, або навіть призводить до її ділу самих кисневих термодонорів. Їх деуповільнення. Згідно з [18] опромінення формаційна взаємодія послаблюється, що кремнію електронами з енергією 4 МеВ і уповільнює відпал термодонорів [10].

при 300 К і 670 – 720 К призводить до В основних моделях термодонорів [4], уповільнення формування термодонорів.

дифузія атомів кисню є головним чинниЦе може свідчити про те, що міжвузло- ком, що лімітує як процес утворення ТД, винні атоми кремнію і вакансії не беруть так і процес їх відпалу. Отже, зміна Еа участь в їх формуванні.

може певною мірою характеризувати зміКисневі термодонори на відміну від ну умов дифузії міжвузловинного кисню.

донорних домішок не виявляють істотно- Тоді збільшення Еа після ПТО-800 ознаго впливу на формування вторинних раді- чає уповільнення дифузії Оi. Базуючись аційних дефектів при електронному на отриманих результатах, можна припуопроміненні [11]. В n-Si такими дефекта- стити, що "прискорена" дифузія Оі в проми є Е-центри, що виникають внаслідок цесі генерації термодонорів властива кулонівської взаємодії негативно заря- тільки тим атомам кисню, які знаходяться джених вакансій з термодонорами. Таку в напружених областях кристала всередивідмінність можна пояснити двома спосо- ні мікрофлуктуацій з високими значеннябами. По перше, якщо середній розмір ми концентрації кисню [9, 15].

скупчень термодонорів є малим порівня- Усі термодонори цілком відпалюються но з довжиною вільного пробігу вакансій, за кілька хвилин при 1100 оС [1 – 3]. Дваа остання – малою порівняно із серед- дцятигодинна витримка при 1100 – ньою відстанню між скупченнями, імові- 1200 оС призводить до преципітації кисрність взаємодії вакансій з термодонора- ню і стабілізації зразка, у результаті якої ми буде малою і термодонори не мають при повторній низькотемпературній обвиявляти істотного впливу на утворення робці термодонори практично не утвовторинних радіаційних дефектів. По- рюються. Витримка протягом 1 години друге, можна припустити утворення на- при 1300 – 1350 оС не призводить до ставколо термодонорів атмосфер з впрова- білізації, оскільки відбувається розчиненджених атомів кисню, що перешкоджа- ня преципітатів кисню, і при повторній ють проникненню вакансій до термодо- низькотемпературній обробці термодононорних скупчень.

ри формуються так само, як і у вихідних Вплив ПТО при температурах 510 оС і кристалах.

515 оС на процес відпалу термодонорів, За даними [19, 20] відпал термодоноутворених при 450 оС, вивчався в роботах рів у кристалах, що містять бор як осново [9, 10]. ПТО при 800 С істотно уповіль- ну або фонову домішку, супроводжується нює цей процес. Енергія активації (Еа) і утворенням метастабільних електрично частотний фактор відпалу () істотно збі- нейтральних комплексів, що містять атольшуються після ПТО: для різних груп ми бору та кисню і зникають при кімнатній температурі протягом 5 – 7 діб. Форзразків Ea = 1,64 – 1,88 еВ; ( = 6,3·108 – Складні системи і процеси № 1, мування таких комплексів спостерігається зв'язків одного атома кремнію, у той час також на початкових етапах генерації по- як для негативно зарядженого стану двійних термодонорів при "низькотемпе- більш стабільною є конфігурація з атомом ратурних" відпалах і є конкуруючим про- водню в антизв'язаному стані. О-Н взаєцесом. Відзначається підвищення швид- модія має зменшувати ефективну енергія кості генерації термодонорів за умови активації міграції кисню.

відсутності стоків для власних міжвузло- У той же час експериментально в кривинних атомів кремнію, що може свідчи- сталах кремнію, вирощених методом Чоти про їх участь у цих процесах. хральського та імплантованих протонами при 20 K, було виявлено [21] два компле3. ВПЛИВ ДОМІШОК НА ФОР- кси, що включають по одному атому водМУВАННЯ ТЕРМОДОНОРІВ ню і кисню. Їх структура відрізняється від структур, знайдених у теоретичних робоНа процес формування термодонорів тах. Крім того, було встановлено, що ці може істотно впливати введення в крис- комплекси є нестійкими. При підвищенні тал кремнію щільних донорних та акцеп- температури кристалів до 200 K вони торних, ізовалентних домішок (германію, зникають і тому не можуть бути відповіолова, вуглецю), рідкоземельних металів, дальними за прискорену дифузію кисню водню та інших. Це пов’язано зі зміною при температурах понад 300 оC. Таким характеристик утворення термодонорів та чином, можна констатувати, що загально центрів їх зародження, розчинності кис- прийнятої моделі взаємодії атомів водню і ню, параметрів дифузії рухливих оди- кисню, що дозволяє описати відомі ексниць, що беруть участь у формуванні периментальні дані по прискорення водтермодонорів, а також можливістю утво- нем дифузії кисню, дотепер немає.

рення нових дефектів, що містять легую- Уведення вуглецю при високих (понад чу домішку та кисень. 1·1017 см-3) концентраціях подавляє утвоЩільні донори подавляють, а щільні рення низькотемпературних термодоноакцептори прискорюють генерацію тер- рів. Це може бути зв'язане з утворенням модонорів [4]. Це може бути пов’язано з міжатомних комплексів типу CO і CO2, їх впливом на електронно-діркову рівно- енергії зв’язку яких дорівнюють, відповівагу у кристалі і рівноважні концентрації дно, 0,7 – 0,8 та близько 1,0 еВ [1, 4, 23].

електрично активних дефектів. Згідно з [23], у кристалах з близькими У [21] установлено, що в кристалічно- концентраціями кисню і вуглецю процес му кремнії, легованому воднем шляхом утворення СО пар може конкурувати з високотемпературної дифузії з концент- утворенням термодонорів і призводити до раціями 1015 - 1016 см-3, спостерігаються зниження їх концентрації. За даними ІЧ значного зростання (до 106 разів при T < спектроскопії існують чотири типи СО 300 °C) коефіцієнта дифузії кисню, а та- комплексів, що є донорами [4].

Вплив вуглецю пояснюють також змекож швидкостей виходу Oi із твердого розчину і генерації двозарядних термодо- ншенням концентрації вакансій при рознорів при термообробках кристалів в об- паді пересиченого твердого розчину вуглецю в кремнії [23]. Однак це суперечить ласті температур T = 350 – 450 °C. Ввависновкам [18] про те, що вакансії і міжжають, що це пов'язане зі зростанням рувузловинні атоми кремнію не впливають хливості атомів кисню в результаті їх взана швидкість утворення термодонорів.

ємодії з атомами водню, який швидко диУ [24] встановлено утворення бістабіфундує в глибину кристала.

льних комплексів СОН, що виявляють Розрахунки [21, 22] показують, що для властивості щільного донора і глибокого нейтрального і позитивно зарядженого акцептора (D1–центра) та мають негативстанів енергетично вигідною конфігураціну кореляційну енергію. Такі ж дефекти єю є комплекс, де атоми водню і кисню можуть формуватися у кристалах кремрозташовуються на центрах двох сусідніх Складні системи і процеси № 1, нію з міжвузловинними радіаційними де- нію. При цьому присутність германію ісфектами (D1 прекурсорами) внаслідок тотно впливає також і на рухливість елеквведення водню шляхом хімічного трав- тронів [29]. Зріст рухливості при великих лення. D1 прекурсори є стабільними при- часах відпалу, на думку авторів [29], моблизно до 400 оС, що підтверджує можли- же бути пов'язаний з екрануванням вість їх участі в утворенні низькотемпера- центрів, що розсіюють електрони, вакантурних термодонорів. сіями, а в Si також з їх гетеруванням Присутність германію подавляє гене- атомами германія.

рацію та зменшує максимальні концент- При концентрації германію понад рації низькотемпературних термодонорів 5·1018 см-3 спостерігається поява ряду но[4]. При температурі відпалу 435 оС мак- вих ліній у спектрі ІЧ поглинання, розтасимальна концентрація термодонорів у шованих близько до смуг поглинання кристалах з концентраціями Oi = термодонорів у спеціально нелегованому 1,3·1018 см-3, Cs < 3·1016 см-3 досягається германієм кремнії [30, 31]. Вимірювання [25] за 60 – 80 годин і складає 15·1015 см-3 енергій іонізації термодонорів у кристау чистому кремнії, 9·1015 і 3·1015 см-3 при лах кремнію і твердих розчинів кремнійконцентраціях германію, відповідно, германій (NGe = 2·1020 см-3) також пока3·1019 і 1·1020 см-3. Початкова швидкість зують [32], що набори термодонорів у них утворення термодонорів зменшується з розрізняються. Ефективність введення ростом концентрації германію, але не за- відповідних центрів істотно нижче, ніж у лежить від температури відпалу в діапа- термодонорів у нелегованих германієм зоні 425 – 475 оС. Зниження ефективності кристалах, формування яких уповільнюутворення низькотемпературних термо- ється з ростом концентрації германію.

донорів при введенні понад 1·1019 см-3 ге- Знижується також ефективність введення рманію відзначалося також у [26]. Автори щільних термодонорів, що утворюються [27] припускають наявність сильної взає- на початковій стадії термообробки при модії між киснем і германієм, тому що 450 оС (t = 2 години).

ентальпія утворення Ge2 істотно вище, У роботі [33] виявлені такі закономірніж Si2 і CO2 (відповідно 5,90; 2,73 і ності процесів формування низькотемпе3,94 еВ). Однак таке припущення не під- ратурних термодонорів у твердих розчитверджується наявними експерименталь- нах кремній – германій. Характеристичні ними даними про вплив германію на роз- часи утворення центрів зародження терчинність і коефіцієнт дифузії кисню в модонорів і бістабільных термодонорів у кремнії, а також результатами аналізу [1]. кристалах з концентрацією германію блиРазом з тим, отримані у [27] дані про зько 1020 см-3 збільшені у 3 – 5 разів, а вплив германію на формування термодо- стаціонарні концентрації цих центрів є у норів підтверджують висновок про відно- 1,5 – 2 рази вищими, ніж у кристалах з тісно невисоке (0,15 – 0,20 еВ) значення єю же концентрацією кисню, що не місенергії зв'язку атомів кисню і германію в тять германію. Сумарні стаціонарні кремнії. При істотно більшій її величині швидкості генерації термодонорів знижебільшість атомів кисню була б зв'язана в ні в 2 – 3 рази, причому зі зниженням текомплекси з атомами германію, і утво- мператури термообробки (400 і 427 оС) це рення термодонорів не спостерігалося б. розходження збільшується. Константи Згідно з [28], відпал легованих германієм швидкостей прямих реакцій утворення (5·1019 – 1,3·1020 см-3) монокристалів кре- термодонорів знижені в 3 – 5 разів. Примнію з концентрацією фосфору 5·1013 – пускають, що поля пружних напружень, 1·1014 см-3 на повітрі при температурі які формуються атомами германія, збіль450 оС призводить до появи додаткових шують енергетичні бар'єри формування донорних рівнів з енергіями Ec – 0,24 і Ec кисневих комплексів. Однак, слід відзна– 0,35 еВ. Такі рівні не спостерігали в ко- чити, що в роботі [34] не виявлено істотнтрольних зразках, що не містили герма- них розходжень у кінетиці формування Складні системи і процеси № 1, термодонорів при 450 оС у кристалах p-Si У роботі [41] показано, що характер і p-Si (7·1019 – 3·1020 см-3 германію) з впливу домішок, які швидко дифундують, вихідною величиною питомого електрич- на генерацію низькотемпературних терного опору 90 Ом·см, отриманих як мето- модонорів істотно залежить від типу додом Чохральского, так і безтигельною мішки і температури відпалу; це може бузонною плавкою. ти пов'язане з тим, що їх атоми входять до Олово, як і германій та вуглець, пода- складу термодонорів, причому, тип тервляє утворення низькотемпературних модонора залежить від типу і кількості термодонорів [35]. Відмічається однако- атомів металу в ньому. За даними [42] вий характер впливу цих елементів на ос- атоми золота у кремнії можуть знаходиновні параметри утворення термодонорів. тися у виді кластерів AuxOy, що утворюПри цьому ступінь та величини ефектів ються при взаємодії золота з щільними впливу визначаються деформаційним за- кисневими комплексами, якими можуть рядом домішки і зростають у напряму ге- бути і термодонори.

рманій – олово – вуглець. Вплив германію У роботах [43, 44] досліджений вплив та олова на процеси формування термо- магнію на процес формування термододонорів може бути пов’язаний [4] з тим, норів. Введення магнію дифузією подавщо створювані ними деформації решітки ляє утворення термодонорів [43]. При за знаком співпадають з деформаціями, введенні магнію з розплаву в процесі вищо створюють міжвузловинні атоми кис- рощування кристала концентрації термоню та кремнію. Тому присутність домі- донорів у Si і Si істотно не розрізшок має зменшувати рівноважні концент- няються [44]. У кристалах, вирощених рації цих дефектів. Крім того, ізовалентні методом Чохральского, що містять 4·домішки є ефективними центрами захоп- – 8·1017 см-3 магнію, (7 – 11)·1017 см-3 кислення власних точкових дефектів, що мо- ню і менш 5·1016 см-3 вуглецю, електричжливо беруть участь в процесах форму- но активних центрів, які б включали атовання термодонорів. ми магнію, не виявлено [44]. КонцентраУтворення ростових термодонорів по- ція термодонорів у них корелює тільки з давляється також при вирощуванні крис- концентрацією кисню. Згідно з [44] у моталів в атмосфері азоту [36]. У кристалах, нокристалах Si є великі за розміром що містять азот, спостерігається утворен- кластери з концентрацією магнію до ня при середніх температурах (близько 5·1021 см-3. На думку авторів, вони мо650 оС) щільних донорів, які є комплек- жуть бути включеннями Mg чи Mg2Si і сами NOm, які є комплексами міжвузло- практично всі атоми магнію знаходяться в винного атому азоту і m (m = 2, 3, 4) ато- складі таких кластерів. Автори [44] ввамів кисню [37]. жають, що ефект подавлення формування Є дані, що присутність у кремнії до- термодонорів, який спостерігався в [43] мішок, що швидко диффундирують в при дифузійному легуванні магнієм може глибину кристалу, наприклад золота, на- бути пов'язаний зі взаємодією атомів магвпаки значно підвищує максимальну кон- нію і кисню.

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.