WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

под давлением. Оценки времен релаксации этой полосы ний характерных времен перехода между уровнями возв том и другом случае дают близкие значения: 17 бужденного (T1) и основного (S0) состояний центров и 26 мкс соответственно. На основе этого можно пред- Si-Si и Ge-Ge. Причина этого расхождения положить, что полоса ФЛ 400 нм связана с процессами может состоять в том, что в наших экспериментах рекомбинации на центрах Si-Si. Необходимо за- возбуждение спектров ФЛ осуществлялось с энергиметить, что полученные нами времена релаксации ФЛ ей, не достаточной для возбуждения прямых переходов отличаются от указанных в литературе [14,15] значе- (S0) (T1). Переход носителя на уровень возбужденФизика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 134 И.Е. Тысченко, К.С. Журавлев, Е.Н. Вандышев, А. Мисюк, Р.А. Янков, Л. Реболе, В. Скорупа этого свидетельствуют следующие факты. Во-первых, отжиг под давлением не сопровождается появлением новых пиков в спектрах ФЛ по сравнению со спектрами исходных пленок SiOxNy, а также слоев, отожженных при P = 1бар (рис. 1). При этом наблюдается лишь увеличение интенсивности уже наблюдавшихся ранее полос ФЛ ( 400 и 520 нм). Во-вторых, анализ кинетических зависимостей ФЛ дает одинаковые времена релаксации ФЛ для имплантированных слоев SiOxNy, отожженных как при атмосферном давлении, так и при P = 12 кбар. Важно, что давление в процессе постимплантационного отжига стимулирует формирование комплексов, ответственных и за фиолетовую, и за зеленую полосы ФЛ. Природа и механизм этого явления пока остаются до конца не выясненными. Одной из причин ускоренного образования центров излучательной рекомбинации может быть уменьшение межатомного расстояния в результате воздействия гидростатического сжатия при отжиге. Использованные нами значения P примерно на порядок величины меньше тех, которые приводят к структурно-фазовым переходам в объемном материале [16]. Наши эксперименты также показывают, что в случае неимплантированного оксинитрида кремния давление не приводит к формированию дополнительных центров. Это происходит лишь в случае, когда мы имеем дело с ионно-имплантированными пленками, содержащими высокую концентрацию избыточных атомов Ge и дефектов. Возможно, что в областях ионноимплантированного SiOxNy такие стуктурные перестройРис. 4. Кинетические зависимости интенсивности ФЛ исход- ки происходят при более низких P. Другое объясненого SiOxNy (1), а также имплантированного LD ионов Ge+ и ние ускоренного образования центров ФЛ в процессе отожженного при Ta = 1000C в течение 5 с при давлениях отжига под давлением было высказано нами в рабо1бар (2) и 12 кбар (3). На вставке — спектры нестационарной те [11]. Оно было сделано в рамках концепции ускоренФЛ SiOxNy, имплантированного LD ионов Ge+, после отжига ных структурных переходов внутри отдельных областей при Ta = 1000C в течение 5 с под давлением 12 кбар для метастабильных фаз [17], каковыми в данном случае временного интервала 300-800 мкс.

являются нестехиометрические области оксинитридов кремния, обогащенные атомами кремния и германия.

Это означает, что энергия активации, соответствующая ного состояния в нашем случае мог осуществляться изменениям в ближнем порядке, может быть существенлишь только через дополнительные уровни. Полученная но понижена в случае, когда атомы матрицы находятнами степенная зависимость интенсивности ФЛ от вре- ся вдали от равновесия. Причиной такого понижения мени для имплантированных пленок указывает на более локальной энергии активации может быть исчезновесложный характер генерации и рекомбинации носителей ние одной или нескольких частот колебаний атомов по сравнению с неимплантированными пленками. Необ- решетки вблизи порога устойчивости. В данном случае ходимо также отметить, что имеющиеся в литературе это может привести к формированию большого числа данные о временах релаксации ФЛ центров Si-Si мелких кластеров Si или Si - Ge, структура которых и Ge-Ge относятся, как правило, к пленкам SiO, а наиболее энергетически выгодна. Вопрос о том, какой не SiOxNy.

из этих двух механизмов является ответственным за Представленные результаты показывают, что гидро- процесс ускоренного образования центров под действием статическое сжатие во время отжига пленок SiOxNy, давления при отжиге ионно-имплантированного SiOxNy, имплантированных Ge+, не приводит к формированию требует дополнительных исследований. Так или иначе, новых рекомбинационных центров в исследованном на- ускоренное образование центров излучательной рекомми интервале Ta, а способствует лишь увеличению ко- бинации в данном случае происходит лишь в областях личества центров по сравнению с соответствующими метастабильных фаз, созданных в процессе имплантаотжигами в условиях атмосферного давления. В пользу ции Ge+.

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Исследование фотолюминесценции пленок SiOxNy, имплантированных ионами Ge+... Заключение [16] O.B. Tsiok, V.V. Brazhkin, A.G. Lyapin, L.G. Khvostantsev.

Phys. Rev. Lett., 80, 999 (1998).

[17] V.V. Brazhkin. J. Non-Cryst. Sol., 124, 34 (1990).

Нами впервые показано, что применение гидростатического давления во время отжига пленок SiOxNy, Редактор Л.В. Шаронова имплантированных ионами Ge+, приводит к усилению ФЛ в видимой области спектра в 10 раз по сравнению The investigation of photoluminescence с соответствующими отжигами при атмосферном давлеfrom Ge+-ion implanted SiOxNy annealed нии. Исследования кинетики ФЛ, а также зависимости under hydrostatic pressure ФЛ от мощности возбуждающего излучения позволяют сделать вывод о том, что рост интенсивности ФЛ в I.E. Tyschenko, K.S. Zhuravlev, E.N. Vandyshev, процессе отжига под давлением обусловлен ускоренным A. Misiuk+, R.A. Yankov, L. Rebohle=, W. Skorupa= образованием центров излучательной рекомбинации в Institute of Semiconductor Physics, областях метастабильных фаз имплантированного окси630090 Novosibirsk, Russia нитрида кремния. Природа этих центров предположи+ Institute of Electron Technology, тельно связывается с центром Si-Si и комплексами Al. Lotnikow 46, Warsaw, Poland атомов Ge (типа центров Si-Ge и Ge-Ge ).

CCR GmbH, Beschichtigungstechnologie, Авторы выражают благодарность В.А. Гриценко за TZO Rheinbreitbach, Germany = полезное обсуждение работы. И.Е. Тысченко благодарит Institute of Ion Beam Physics and Materials Министерство науки и искусств Земли Саксония (ФРГ) Research, Research Center Rossendorf, за финансовую поддержку при проведении данных исслеInc. POB 510119, D-01314 Dresden, Germany дований.

Abstract

The effect of hydrostatic pressure during annealing on Работа выполнена при частичной поддержке Польthe photoluminescence properties of Ge+-ion implanted SiOxNy ским комитетом по научным исследованиям (грант films (x = 0.25, y = 1) grown on Si substrates was investigated № 7T08 05717).

for the first time. It is shown, that after heat treatment under hydrostatic pressure, photoluminescence intensity from ion implanted Список литературы films became 10 times higher as compared to annealing under atmospheric pressure. The results obtained are interpreted in terms [1] L.T. Canham. Appl. Phys. Lett., 57, 1046 (1990).

of enhanced formation of radiative recombination centers within [2] T. Shimizu-Iwayama, K. Fujita, S. Nakao, K. Saitoh, T. Fujita, metastable phase regions of ion implanted silicon oxynitride films.

N. Itoh. J. Appl. Phys., 75, 7779 (1994).

The nature of these centers is connected with Si-Si centers [3] H.A. Atwater, K.V. Shcheglow, S.S. Wong, K.J. Vahala, and complexes of Ge atoms ( Si-Ge and Ge-Ge cenR.C. Flagan, M.L. Brongersma, A. Polman. Mater. Res. Proc., ters).

321, 363 (1994).

[4] W. Skorupa, R.A. Yankov. I.E. Tyschenko, H. Frb, T. Bhme, K. Leo. Appl. Phys. Lett., 68, 2410 (1996).

[5] L.-S. Liao, X.-M. Bao, N.-Sh. Li, X.-Q. Zheng, N.-B. Min. J.

Luminesc., 68, 199 (1996).

[6] Нитрид кремния в электронике, под ред. А.В. Ржанова (Новосибирск, Наука, 1982) с. 198.

[7] M.L. Green, D. Brasen, L.C. Feldman, E. Garfunkel, E.P. Gusev, T. Gustafsson, W.N. Lennard, H.C. Lu, T. Sorbsch.

NATO Advanc. Res. Workshop Proc. (Kluwer Academic Publishers, 1997) p. 335.

[8] П.А. Пундур, Ю.Г. Шевалгин. АН ЛатвССР, 26, 58 (1985).

[9] V.A. Gritsenko, Yu.G. Shavalgin, P.A. Pundur, H. Wong, W.M. Lau. Microelectron. Reliab., 39, 715 (1999).

[10] L.S. Liao, Z.H. Xiong, X. Zhou, X.B. Liu, X.Y. Hou. Appl.

Phys. Lett., 71, 2193 (1997).

[11] I.E. Tyschenko, L. Rebohle, R.A. Yankov, W. Skorupa, A. Misiuk. Appl. Phys. Lett., 73, 1418 (1998).

[12] И.Е. Тысченко, В.А. Володин, Л. Реболе, М. Фельсков, В. Скорупа. ФТП, 33, 559 (1999).

[13] В.А. Гриценко. Строение и электронная структура аморфных диэлектриков в кремниевых МДП структурах (Новосибирск, Наука, 1993) с. 280.

[14] L. Skuja. J. Non-Cryst. Sol., 239, 16 (1998).

[15] R. Thomon, Y. Shimogaichi, H. Mizuno, Y. Ohki, K. Nagasawa, Y. Hama. Phys. Rev. Lett., 62, 1388 (1989).

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып.

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.