Изменение состояния легирующих примесей в кремнии при взаимодействии с радиационными дефектами и водородом

• Автор: Камаев, Геннадий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 135 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОБСТВЕННЫЕ ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПРИМЕСИ В
РЕШЕТКЕ КРЕМНИЯ (обзор литературы)
§1.1. Собственные дефекты кристаллической решетки кремния
§1.2. Атомы легирующих и фоновых примесей в решетке
кремния
§1.3. Взаимодействие собственных дефектов кристаллической
решетки с примесями при облучении и отжиге
§ 1.4. Пассивация примесей и дефектов в кремнии атомарным водородом
Глава II. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И
ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
§2.1. Измерение спектров ИК-поглощения на примесях и
дефектах в кремнии
§2.2. Определение концентрации и подвижности свободных носителей заряда (методом эффекта Холла и
электропроводности)
§2.3. Определение концентрации ионизованных примесей из измерений вольт-фарадных характеристик и параметров центров с глубокими уровнями методом нестационарной емкостной
спектроскопии глубоких уровней
§2.4. Измерение температурной зависимости проводимости и вольт-амперных характеристик структур при криогенных
температурах
§2.5. Измерения спектральных зависимостей фотопроводимости... 48 §2.6. Приготовление образцов, облучения, термообработки

Глава III. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ АТОМОВ ФОСФОРА И БОРА В РЕШЕТКЕ КРЕМНИЯ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЭЛЕКТРОНАМИ И
ПОСЛЕДУЮЩИХ ТЕРМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
§3.1. Трансформация примеси фосфора в кремнии при
радиационных воздействиях
§3.2. Восстановление концентрации атомов фосфора в узлах
решетки кремния при термообработках после облучения
§3.3. Радиационно-контролируемые изменения системы кремний-
легирующая примесь (В5, Р8) в зависимости от температуры
Глава IV. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР С БЛОКИРОВАННОЙ ПРЫЖКОВОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ (В1В(Н) - структур) ПРИ ПАССИВАЦИИ ЛЕГИРУЮЩЕЙ ПРИМЕСИ АТОМАРНЫМ
ВОДОРОДОМ
§4.1. Влияние водорода на прыжковую проводимость слоев
кремния, сильнолегированных бором
§4.2. Исследование характеристик структур с блокированной прыжковой проводимостью на Бц полученных пассивацией
атомов галлия атомарным водородом
§4.3. Влияние электронного облучения и термических воздействий на электрофизические характеристики В1В(Н)-
структур
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Повышение степени интеграции ИС с одновременным увеличением площади кристалла, увеличение быстродействия и снижение энергоемкости приводит к ужесточению требований к качеству кремниевых пластин, диктует поиск новых технологий в микро- и наноэлектронике. Многие свойства полупроводников зависят от того, в какой степени реальные твердые тела отклоняются от ’’идеальных” структур. Введение примесей и радиационных дефектов определяют физические свойства кремния, позволяет управлять параметрами полупроводниковых приборов и широко используется в современной микроэлектронике [1]. В то же время дефекты могут играть и отрицательную роль, ухудшая параметры пп приборов. Неконтролируемые примеси кислорода, углерода, водорода и другие, присутствующие в исходных кристаллах или вносимые в ходе технологических обработок в процессе производства полупроводниковых приборов, оказывают решающее влияние на их характеристики и, соответственно, процент выхода годных изделий. Поэтому изучение природы и свойств дефектов является одним из основных направлений современной физики полупроводников.
Каждое воздействие определяет новое равновесное состояние кристалла, которое достигается через взаимодействие дефектов [2]. В приборных структурах электрическая активность дефектов определяется: типом дефекта, взаимодействием друг с другом и с примесями, расположением дефекта по отношению к активным областям прибора, особенностям технологического процесса изготовления прибора. Однако, большинство дефектов, созданных внешним воздействием, термически неустойчиво, а состояние системы в этом случае является неравновесным [3].
Изучение процессов восстановления равновесного состояния в полупроводниках, которое имеет место при термической диссоциации (отжиге) нарушений, дает важные результаты для физики реальных кристаллов. Особый научный и практический интерес при этом представляет изучение

Глава II. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
§2.1. Измерение спектров ИК-поглощения на примесях и дефектах в кремнии.
Спектры ИК-пропускания образцов кремния измерялись в спектральном диапазоне длин волн Х=2,5-н50 мкм (Ьу~0,024-0,5 эВ). В исследуемой области спектра находятся полосы поглощения на электронных переходах с основного в возбужденное состояние и в зону проводимости, либо валентную всех водородоподобных доноров и акцепторов в кремнии [99], что позволяет определять их абсолютные концентрации, а также следить за изменением концентрации в замещающем узловом состоянии в ходе различных воздействий. Кроме того, в указанном ИК-диапазоне находятся полосы поглощения на локальных колебаниях и электронных переходах, относящиеся к некоторым фоновым примесям (О, С, Н, Ы), термическим и радиационным дефектам (термодоноры, СО - комплексы, Ю - комплексы, дивакансии и др.) в кремнии.
Измерения спектров ИК-пропускания производились на инфракрасном двухлучевом призменном спектрофотометре ИКС-22В («ЛОМО», Россия) и на двухлучевом призменно-дифракционном спектрофотометре ЯРГСОК 0-75114 («Каг1-2е{8-.Тепа», Германия). ИКС-22В позволяет регистрировать спектры пропускания в двухлучевом режиме в диапазоне длин волн от 20 мкм до 50 мкм. Спектрофотометр 8РЕС01Ш-751К автоматически регистрирует инфракрасные спектры пропускания исследуемых образцов в диапазоне волновых чисел 400-г4000см_1. Точность измерения спектров пропускания составляет 1 % и со спектральным разрешением Дкг1ч-4 см'1 для обоих приборов.
Образцы представляли собой плоско-параллельные прямоугольные пластинки кремния размером 10x20 мм, которые располагались