Влияние германия на кинетику образования низкотемпературных термодоноров и на начальные стадии процесса распада пересыщенного твердого раствора кислорода в кремнии

• Автор: Светлова, Наталья Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Фазовые равновесия в системе “81 - О”

1.2. Распад пересыщенного твердого раствора кислорода в кремнии

1.3. Термодонорный эффект в кремнии

1.3.1. Образование термодоноров

1.3.2. Низкотемпературные термодоноры

1.3.3. Высокотемпературные термодоноры

1.4. Влияние германия на термодонорный эффект в кремнии

1.5. Влияние германия на физические свойства кремния
1.6. Влияние облучения на процессы распада пересыщенных твердых растворов
1.7. Цели диссертации
2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Аппаратура и режимы термообработок
2.2. Определение концентрации кислорода в монокристаллах кремния
2.3. Измерение времени жизни неосновных носителей заряда но спаду лазерно-индуцированной фотопроводимости
в монокристаллах кремния
2.4. Измерение коэффициента Холла, определение удельного сопротивления, концентрации и подвижности основных носителей заряда
в монокристаллах кремния
2.5. Определение концентрации структурных дефектов
в монокристаллах кремния
2.6. Электронная микроскопия
2.7. Облучение монокристаллов кремния быстрыми
электронами
2.8. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких
уровней
2.9. Метод электронной Оже-спектроскопии
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Объекты исследования
3.2. Структура и свойства термообработанных легированных
и нелегированных германием монокристаллов кремния
3.2.1. Физические свойства монокристаллов кремния
после термообработки 450 °С
3.2.2. Физические свойства монокристаллов кремния
после термообработок 500 °С и 600 °С
3.2.3. Физические свойства монокристаллов кремния
после многоступенчатой термообработки 3 50 °С + 750 “С
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Основным материалом микроэлектроники, силовой электроники, солнечной энергетики является монокристаллический кремний. Ряд физических свойств кристаллического кремния определяется содержанием в нем кислорода. Монокристаллы же кремния, выращенные методом Чохральского и методом жестко закрепленных сообщающихся сосудов, представляют собой пересыщенные, при температурах изготовления и работы полупроводниковых приборов, твердые растворы кислорода в кремнии.
С присутствием кислорода связаны кинетика образования
термодоноров и микродефектов. Эти параметры оказывают сильное влияние на рабочие характеристики приборов и ИС, и поэтому понимание и управление ими представляет важную проблему.
Накоплено большое количество данных, посвященных природе и генерации гермодоноров, а также влиянию различных примесей на их формирование.
Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию влияния германием на процессы образования в ходе одно - и многоступенчатых отжигов различных термодоноров в монокристаллах кремния, а, следовательно, и на кинетику распада пересыщенного твердого раствора кислорода в кремнии, в том числе в образцах, облученных быстрыми электронами.

В работе /59/ показано, что высокотемпературные термодоноры являются кремний-кислородными комплексами 8104. Сделано предположение /59/, что обнаруженный глубокий уровень Ес - 0,48 эВ обусловлен комплексом 8Юя. Ранее предполагали, что этот уровень связан с образованием при температурах 350 - 500 "С полимерных цепей (СО),, /84/.
В /34/ изучали особенности высокотемпературной преципитации кислорода в кремнии, прошедшем предварительную низкотемпературную термообработку. При последующей высокотемпературной термообработке низкотемпературные кислородсодержащие дефекты полностью не устраняются. Они играют роль центров гетерогенного зарождения дефектов в процессе высокотемпературного распада. В процессе высокотемпературной термообработке имеет место коалесценция образующихся кислородсодержащих преципитатов /34/.
В /50/ исследовали влияние предварительного низкотемпературного отжига на образование высокотемпературных доноров в монокристаллах Эк По данным работы /50/ видно, что существуют две модели образования высокотемпературных доноров. В одной из них предполагается, что эти доноры являются комплексами из нескольких атомов кислорода, которые возникают в результате частичной диссоциации более крупных скоплений, образовавшихся на стадии предварительного низкотемпературного отжига. Другая модель предполагает, что донорную активность проявляют поверхностные состояния на границе раздела достаточно крупного преципитата кислорода с матрицей.
В /50/ полагают, что механизм трансформации низкотемпературных термодоноров в высокотемпературные термодоноры может быть следующим. На ранних стадиях термообработки при 750 °С
низкотемпературные термодоноры теряют электрическую активность за счет укрупнения кислородных кластеров, проявлявших донорные свойства. Увеличивается размер критического зародыша и начинается коалесценция -растворение докритических кластеров и рост сверхкритических. В результате