Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

дируют 1011 межузельных атомов. Из приведенных Возникает вопрос Ч какие комплексы являются исна рис. 2 экспериментальных данных получим, что при точником подвижного межузельного углерода ЭкспеTa = 220C для образования центров Ec - 0.37 эВ риментальный факт, заключающийся в том, что высов слое толщиной 10 мкм потребуется 2.4 1011 коомный слой неоднократно образуется после операмежузельных атомов I. Учитывая, что далеко не каций стравливаниеЦотжиг [2], свидетельствует, что это ждый ФрадиационныйФ межузельный атом вступит в редолжны быть центры, сформированные при температуакцию (1), приходим к заключению, что кроме введенных ре ниже 180C, и в объеме образца их температура облучением межузельных атомов должен быть другой отжига не ниже температуры отжига комплексов V ЦO, источник I для формирования центров Ec - 0.37 эВ по т. е. > 300C. Достаточен ли уровень механических и реакции (1). Нельзя исключить возможность обогаэлектрических напряжений границ раздела для ослащения приповерхностных слоев кремния межузельными бления связей между компонентами комплексов и выатомами в процессе отжигов при образовании пленок свобождения межузельных атомов Оценки показывают, SiO2. Хорошо известна инжекция I и образование дечто электрические и механические напряжения дают фектов упаковки при высокотемпературном (T 900C) выигрыш по энергии 10-3 10-2 эВ. Поэтому, если окислении кремния (см., например, [3]). Однако имеет диссоциация углеродсодержащих комплексов определяли место подобный эффект в рассматриваемом диапазоне ется полями механических и электрических напряжений температур Ч 180 300C Необходимы эксперименграниц раздела, то это должны быть комплексы с малой тальные доказательства и целенаправленная постановка энергией связи.

экспериментов.

В работе [17] показано, что одноосное сжатие Si в Рассмотрим вариант с активным поведением углерода процессе нагрева уменьшает температуру отжига A- и вблизи границы раздела. Допустим, что поток атомов E-центров. Нами проводились эксперименты, когда в углерода есть следствие его освобождения из комплексов процессе изохронного отжига (80140C) к структурам или облака декорирования границы раздела. Приведем прикладывалось внешнее напряжение таким образом, аргументы в пользу миграции межузельного углерода в что p+-n-переход оказывался в обратно смещенном объем образца.

состоянии. Эксперимент показал (рис. 2), что воздей1. По концентрации образца. При ствие электрического поля снижает температуру отжига NC = 5 1016 2 1017 см-3 (когда наблюдается A-центров и, соответственно, температуру формироваформирование центров Ec - 0.37 эВ в образцах) содержание углерода в слое x < 1 мкм составляет < 1013 ния комплексов Ec - 0.37 эВ до 120C.

Если допустить, что концентрация подвижных атомов. Это примерно на порядок больше, чем требуется Ci вблизи границы раздела подчиняется закону для формирования наблюдаемой концентрации центров NC exp[-(Ed + U)/kT], где Ed Ч энергия Ec - 0.37 эВ, хотя следует учесть, что в образовании диссоциации углеродсодержащих комплексов, U Ч последних могут принимать участие только подвижные изменение энергии при воздействии электрического поля межузельные атомы Ci.

напряженностью E, то, сравнивая зависимости N(x, t) 2. По коэффициенту диффузии. Анализ профилей при Ta = 160 и 120C (рис. 2), при максимальном концентрации центров Ec - 0.37 эВ после проведения размере диссоциирующего комплекса x 10 и изотермических отжигов показал, что распределение значениях E в максимуме 1.6 104 и 7.7 104 В/см концентрации центров по глубине структур при соответственно для несмещенных и обратно смещенных Ta < 220C соответствует закону Гаусса с в процессе отжига структур, получим Ed < 0.072 эВ.

коэффициентом диффуизии D 10-11 см2/с.

Это объясняет, почему такие незначительные добавки Если использовать известную аппроксимацию для полей напряжений ( 10-2 эВ) оказывают влияние коэффициента диффузии межузельного углерода на поведение центров Ec - 0.37 эВ. Однако механизм DCi [см2/с] = 0.44 exp(-0.87/kT [эВ]) [15] в воздействия электрического поля может быть и диапазоне T = 160 200C, то получим близкое к другим, а именно возникает изменение зарядового экспериментальному значение DCi 10-10 см2/c.

3. Косвенным подтверждением правомерности привле- состояния дефектов, подобно тому, как проявляется чения Ci к объяснению процесса формирования высо- эффект воздействия электрических полей при отжиге коомных слоев является зависимость эффекта от типа E-центров [18]. В этом случае изменение энергии маскирующего покрытия: наличие пленки SiO2 (покры- активации отжига комплексов в поле может составлять тие наносилось до облучения электронами) практически десятые доли эВ. Однако в любом случае полученное по Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Природа центров Ec - 0.37 эВ и образование высокоомных слоев в Si n-типа проводимости данным проведенного изотермического отжига значение [3] А.Л. Асеев, Л.И. Федина, Д. Хеэль, Х. Барч. Скопления межузельных атомов в кремнии и германии (Новосиэнергии активации формирования центров Ec - 0.37 эВ бирск, 1991).

Ea 1.3 эВ есть величина, включающая: 1) энергию [4] Л.С. Берман, В.Б. Шуман. ФТП, 10, 1755 (1976).

диссоциации углеродосодержащих комплексов Ed, [5] Y.H. Lee, J.W. Corbett, K.L. Brower. Phys. St. Sol. (a), 41, 2) собственно энергию миграции Ci, Em = 0.87 эВ [15] 637 (1977).

и 3) энергию образования комплекса Ci +[V-O], Ek.

[6] B.G. Svenson, J.L. Lindstrom, J.W. Corbett. Appl. Phys. Lett., В настоящее время недостаточно экспериментальных 47, 841 (1985).

данных, чтобы отдать предпочтение одному из рассмо[7] J.L. Lindstrom, B.G. Svenson. In: Mater. Sci. Forum. Defects тренных процессов. Первый требует экспериментальin Semiconductors (1989) v. 38Ц41, p. 45.

ных доказательств, что граница раздела обогащается [8] Y.H. Lee, J.W. Corbett. Phys. Rev. B, 13, 2653 (1976).

межузельными атомами нерадиационной природы при [9] И.Ф. Лугаков, Т.А. Лукашевич, В.В. Шуша. ФТП, 13, (1979).

отжиге в диапазоне температур Ta = 180300C. Второй [10] R.V. Tayke, B.J. Faraday. In: Symposium in Lattice Defects требует ответа на вопрос Ч что за комплексы (или in Semiconductors (Univ. Tokyo Press., 1966) p. 170.

процессы) являются источником подвижного углерода [11] Э.Г. Батыев, Н.Н. Герасименко, А.В. Ефанов. ФТП, 15, вблизи границ раздела Вероятнее всего, работают оба (1981).

процесса. Отметим только, что механизм с потоком ме[12] D.V. Lang. J. Appl. Phys., 45, 3023 (1974).

жузельных атомов кремния объясняет как формирование [13] U. Gosel. In: Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 59, 149 (1989).

центров Ec - 0.37эВ, так и более эффективный отжиг [14] Вопросы радиационной технологии полупроводников, дивакансий вблизи границ раздела (рис. 3).

под ред. Л.С. Смирнова (Новосибирск, 1980).

[15] Gr. Davies, E.C. Lightowles, R.C. Newman, A.S. Oates.

Semicond. Sci. Technol., 2, 524 (1987).

1. Заключение [16] A. Dornen, R. Sauer, G. Pensl. In: Mater. Res. Soc. Symp.

Proc., 59, 545 (1989).

Полученные в данной работе экспериментальные дан- [17] Л.С. Милевский, Т.М. Ткачева, А.А. Золотухин. В кн.:

Межд. конф. по радиационной физике полупроводниные позволяют 1) заключить, что одним из условий обраков и родственных материалов (Тбилиси, 1980) с. 350.

зования в облученном электронами кремнии центров [18] L.C. Kimerling. Sol. St. Commun., 16, 171 (1975).

Ec - 0.37 эВ является содержание углерода в концентрациях NC 5 1016 см-3, 2) сделать выбор из ряда Редактор Л.В. Шаронова возможных комплексов, ответственных за формирование центров Ec - 0.37 эВ, соответственно обусловливающих The nature of Ec - 0.37 eV centres and the формирование высокоомных слоев вблизи границ раздеformation of high-resistance layers in ла кремниевых структур, в пользу комплексов [V ЦOЦC].

n-type conductivity silicon Механизм формирования комплексов [VЦOЦC], по нашему мнению, является многостадийным процессом, O.V. Naumova, L.S. Smirnov, V.F. StasТ связанным с диффузией от границы раздела межузельных Institute of Semiconductor Physics, атомов и реакциями Russian Academy of Sciences, 1) I +Cs Ci, Ci +[V-O] [V-O-C] (доминирующая Siberian Branch, реакция), 630090 Novosibirsk, Russia 2) I + V2 V, V + [C-O] [V-O-C]. Поверхность, по-видимому, в результате термообработок в

Abstract

The DLTS and Van der Pauw techniques were emдиапазоне температур 180 300Cявляется источником ployed to study the formation of Ec - 0.37 eV centres, which межузельных атомов кремния нерадиационного происare responsible for the formation of high-resistance layers in nхождения. Облучение электронами и формирование сиSi, irradiated with electrons and annealed in the temperature range стемы вакансионно-содержащих комплексов создает си80 320C. The analysis of the experemental data allowed for a туацию, когда активизируются реакции с межузельными conclusion about the composition of the Ec - 0.37 eV centres ([V - атомами.

OЦC]), and for an enference that their formation is stimulated by a flux of interstitial atoms of silicon (I) and carbon (Ci) from the В заключение авторы выражают благодарность interface boundary into the bulk of semiconductor under annealing, С.А. Сухих и Г.Н. Камаеву за облучение образцов with the following reactions taking place:

ионами и электронами.

1) I + Cs Ci, Ci +[V -O] [V-O-C] (the dominant one), 2) I + V2 V, V +[C-O] [V-O-C].

Список литературы [1] Л.С. Смирнов, С.И. Романов. ФТП, 10, 876 (1976).

[2] Н.Н. Герасименко, Н.П. Кибалина, В.Ф. Стась. В кн.:

Радиационные эффекты в полупроводниках, под ред.

.С. Смирнова (Новосибирск, 1979) с. 78.

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам