WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

швидкість охолодження 4 К/хв;

Ec - 0,535, = 1,6·10-домішково-дефектні кластери міжвузловинного типу [10, 19] 1270 - 1520 К, 1 - 40 год, Ec - 0,192, = 1,1·10-12;

швидкість охолодження 4 К/хв;

Ec - 0,266, = 4·10-16;

вакансійно-домішкові кластери Ec - 0,455, = 1,2·10-Одиниці вимірювання величин у табл. 2: енергія – еВ; перетин захоплення – смЗгідно з [41], склад утворюваних при високотемпературних відпалах дефектів істотно залежить від атмосфери. Проведення процесу у водні, вакуумі, ХМА та інших атмосферах, що сприяють сублімації атомів кремнію або травленню поверхні, має призводити до генерації вакансій і формування дефектів вакансійного типу. За даними [22], є можливим утворення електрично активних комплексів водню з вакансіями. Якщо відпал проводиться в окислювальній атмосфері, то мають утворюватися міжвузловинні атоми кремнію та комплекси, що їх містять. Нанесення на поверхню кристалу вольфрамового покриття за даними [4], не змінює природи дефектів, які утворюються у вакуумі, але істотно зменшує їх концентрацію і підвищує термостабільність електрофізичних параметрів.

Складні системи і процеси № 1, Згідно з [18], до основних дефектів належать реконструйовані міжвузловинні атоми, які спостерігаються після імпульсного відпалу або обробок при температурах вище ніж 1270 К, а також обірвані зв’язки, що виникають під впливом мікродефектів. При цьому зазначається, що утворення міжвузловинних центрів у кристалах, вирощених методом Чохральського, відбувається швидше, ніж в одержаних безтигельною зонною плавкою.

Можливість утворення глибокорівневих центрів у невідпалених слабколегованих автоепітаксіальних шарах кремнію була показана в [23-25]. При цьому різні автори спостерігали дефекти з рівнями Ec - (0,20 - 0,25) еВ і Ev + (0,20 - 0,25) еВ, що є близькими за параметрами до центрів, які найчастіше формуються при аналогічних умовах обробки у слабколегованих монокристалах (табл. 2), що може свідчити про загальні механізми дефектоутворення при відпалі й осадженні епітаксійних шарів. Аналогічні глибокорівневі центри спостерігали також у p+-n дифузійних діодах [26]. При цьому спостерігали різницю типів і концентрацій дефектів у діодах, сформованих на пластинах з однаковими параметрами, отриманими від різних виробників кремнію, що свідчить про істотний вплив фонових домішок і дефектів на процеси формування донорних центрів.

На рис. 6, показано рівні дефектів, які виникають у кремнії при різних обробках. Видно, що, незважаючи на наявність рівнів з близькими параметрами, у цілому набори рівнів, що утворюються під час високотемпературних обробок, істотно відрізняються від наборів дефектів, які виникають під час пластичної деформації. Вони відрізняються також і від наборів дефектів, що формуються при опромінюванні кремнію -частинками, електронами, нейтронами та іншими частинками [20; 27; 28]. За даними [29], уведення водню до кристалів з радіаційними дефектами може призводити до формування центрів з рівнем Eс - 0,32 еВ, які можуть бути комплексами водню з А-центрами і наближаються за параметрами до окремих видів дефектів, що спостерігалися іншими авторами (табл. 2), а також комплексів бор-вуглець-водень.

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Рис. 6. Рівні, що формуються у кремнії при пластичній деформації (1) та різних видах високотемпературних обробок (2-9): 1 – [30]; 2 – [4]; 3, 4 – [16]; 5, 6 – [17]; 7, 8 – [18]; 9 – [19] Складні системи і процеси № 1, 4. Вплив відпалу в атмосфері водню на структуру поверхні слабколегованих епітаксійних шарів і монокристалічних пластин кремнію Високотемпературна обробка слабколегованих епітаксійних шарів кремнію у водні призводить не тільки до зміни їх електрофізичних параметрів, а й до істотних змін структурного стану поверхні. У роботах [8; 15] нами було показано, що на поверхні епітаксійного шару після відпалу в атмосфері водню протягом 0,5 год з’являються заглиблення у формі шестигранних усічених пірамід із східчастими боковими гранями (рис. 7, а).

а б Рис. 7. Дефекти на поверхні епітаксійних щарів кремнію після відпалу у водні при 1400 К протягом 0,5 год (а) і 2 год (б) При збільшенні тривалості обробки на поверхні шару з’являються дефекти двох основних типів – чітко огранені шестигранні ямки, у які перетворюються описані вище дефекти, а також лінійні дефекти, які, імовірно, утворюються на місті подряпин та інших подібних механічних дефектів поверхні (рис. 7, б). Щільності вказаних дефектів становили, відповідно, 2·104 см-2 і 2·103 см-2. Металографічним аналізом було встановлено, що ці дефекти не пов’язані з дислокаціями.

Утворення подібних дефектів спостерігали автори [7] після відпалу в аналогічних умовах пластин кремнію, вирощеного методом Чохральского, і легованого фосфором до концентрацій 1·1016 - 1·1018 см-3, а також автори [31] у сильнолегованих бором (NB > 5·1019 см-3) епітаксійних шарах кремнію, отриманих за хлоридною технологією.

Автори [7] припускають, що утворення дефектів пов’язано із формуванням при відпалі преципітатів SiO2, збагачених хромом, марганцем, залізом, кобальтом, нікелем, алюмінієм та іншими домішками, про що свідчить їх підвищена концентрація в області дефектів, зафіксована методом Оже-спектроскопії. Можлива роль кисню підтверджується результатами наших експериментів, які показали, що на поверхні пластин БЗП-кремнію після відпалу в аналогічних умовах подібні дефекти не утворюються. Основним джерелом потрапляння кисню в епітаксійний шар є його дифузія із підкладки. Іншими джерелами можуть бути, згідно з [32], хемосорбована на поверхні тонка окисна плівка; наявність слідів кисню, парів води, оксихлоридів кремнію та інших сполук, що містять кисень, у газовій фазі.

Імовірність потрапляння кисню до шару із зовнішніх джерел, очевидно, є малою. Це підтверджується тим, що нами не спостерігалося утворення кисневих термодонорів після відпалу вихідних епітаксійних шарів при 720 К.

Складні системи і процеси № 1, У [15] нами було показано, що при реальних умовах відпалу кисень, що дифундує із підкладки, може проникати в шар на значну відстань. При цьому його середня концентрація в шарі наближається до концентрації у підкладці. У цьому разі стає можливою генерація термодонорів під час охолодження епітаксійної композиції. У слабколегованих шарах ці термодонори визначають величину питомого електричного опору. Автори [12] спостерігали синхронне змінювання часу життя нерівноважних носіїв заряду й концентрації міжвузловинного кисню у кристалах n-Si з питомим опором 20 Ом·см й вихідною концентрацією міжвузловинного кисню (7-9)·1017 см-3 після відпалу у водні при 1273 - 1350 К.

Проте слід зазначити, що в нашому випадку дослідження складу поверхні після відпалу показало, що в межах чутливості Оже-спектроскопії та електронно-зондового мікроаналізу кисень та інші домішки в області дефектів не спостерігаються. Це може бути спричинено як недостатньою чутливістю використаних методів, так і відновленням кисню у процесі водневого відпалу.

Дефекти, подібні до описаних вище після високотемпературних обробок спостерігаються також і на поверхні металів, зокрема ніобію [8; 33; 34], алюмінію, олова, індію, вісмуту [35]. У легкоплавких металах утворення правильно огранених ямок пов’язують з пересиченням приповерхневого шару вакансіями під час відпалу [35], а в ніобії - також з сублімацією ніобію шляхом формування у приповерхневому шарі його нижчих оксидів, які потім десорбуються [8; 34]. Ці механізми можуть діяти і у нашому випадку.

5. Вплив високотемпературного відпалу на час життя нерівноважних носіїв заряду З наведених на рис. 8 результатів видно, що високотемпературний відпал в атмосфері водню призводить до істотного зниження ефективного часу життя слабколегованих епітаксійних шарів кремнію. Це узгоджується з даними [5, 6] про вплив високотемпературних технологічних процесів на цю характеристику. Згідно з оцінками [6], концентрація центрів рекомбінації при високотемпературному відпалі може збільшуватися до 1014 см-3.

1 1 – до в ідпа лу, < > = 1 8 мк с 2 – піс л я в ідпа лу, < > = 0, 0, 0 5 1 0 1 5 2 0 2 t, мк с Рис. 8. Вплив високотемпературного відпалу у водні (1400 К, 2 год) на залежність падіння напруги від часу затримки у слабколегованих епітаксійних шарах кремнію U, В Складні системи і процеси № 1, Нами було проведено комп’ютерне моделювання залежності питомого опору й часу життя нерівноважних носіїв заряду від типу та концентрації глибокорівневих дефектів, які згідно з літературними даними можуть утворюватися у кремнії при високотемпературних відпалах. При цьому положення енергетичних рівнів і перетини захоплення ними електронів та дірок задавали на основі даних табл. 2; рухливості електронів і дірок брали рівними їх величині у слабколегованих кристалах. Результати моделювання показують, що найбільш імовірним є формування центрів з рівнем Ес - (0,25-0,30) еВ і перетином захоплення неосновних носіїв заряду 10-14 - 10-15 см2, концентрація яких має знаходитися у межах 1013 - 1015 см-3. За даними [16], такими дефектами можуть бути комплекси атомів кисню з дивакансією або тривакансією. У слабколегованому кремнії їх присутність може спричинювати значення питомого опору та часу життя нерівноважних носіїв заряду, що спостерігаються в експерименті. Можна припустити, що механізм деградації включає формування стабільних домішково-дефектних комплексів і перерозподіл легувальних та фонових домішок відповідно до стаціонарного розподілу власних точкових дефектів, який встановлюється під час відпалу. У цьому разі слід очікувати істотну неоднорідність електрофізичних параметрів у приповерхневому шарі.

6. Вплив обробки атомарним воднем і гама-опромінювання на електрофізичні параметри слабколегованого кремнію Для одержання додаткової інформації про дефекти, що утворюються у кремнії при зовнішніх впливах, нами було досліджено вплив низькотемпературної обробки атомарним воднем та гамма-опромінення на електрофізичні параметри слабколегованого кремнію.

Для експериментального дослідження використовували кремнієві епітаксійні композиції n+-n типу, а також монокристалічний кремній n- і p-типів провідності, вирощений методом безтигельної зонної плавки. Епітаксійні композиції були сформовані методом водневого відновлення трихлорсилану [36]. Епітаксійний шар мав товщину 50 - 60 мкм і був легований фосфором до питомого електричного опору 50 - 100 Ом·см. Підкладки були виготовлені з кристалів КЕС - 0,01(111) діаметром 76 мм і мали товщину близько 500 мкм. Пластини БЗП-кремнію мали питомий опір близько 3 кОм·см, товщину 750 мкм і діаметр 76 мм.

Гамма-опромінення здійснювали на установці ЛМБ-IМ "Гамма" з випромінюванням ізотопу Cs. Енергія фотонів дорівнювала 0,66 еВ, потужність дози опромінення – 37,5 Р/с, активність ізотопу – 1,1·1015 Бк, час опромінення - 75 год, температура – близько 300 К. Нерівномірність інтенсивності потоку гамма-квантів у робочій камері була у межах ± 8%.

Обробку атомарним воднем здійснювали в установці з дифузійною подачею атомів до поверхні зразка. Для отримання атомарного водню використовували метод високочастотного електричного газового розряду, створюваного за допомогою генератора високої частоти. Дис

Pages:     | 1 ||



© 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.