Физические основы инженерии дефектов в технологии кремниевых силовых высоковольтных и светоизлучающих структур

• Автор: Соболев, Николай Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 264 с. : ил.

Содержание
Введение.
Часть 1. Инженерия собственных точечных дефектов (СТД) в технологии силовых высоковольтных приборов.
Глава 1. Анализ процессов генерации и рекомбинации СТД при образовании структурных дефектов во время термообработки и диффузии легирующих примесей.
1.1. Микродефекты со свирлевьм распределением в бездислокационаом кремнии и влияние неравновесных СТД на диффузию легирующих примесей в кремнии (обзор литературы).
1.2. Влияние СТД на поведение микродефектов со свирлсвым распределением при отжиге толстых пластин бездислокационного кремния.
1.3. Влияние СТД на поведение структурных дефектов при отжиге толстых пластин кремния, облученных нейтронами.

1.4. Влияние СТД на диффузию алюминия в кремнии.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Характеризация электрически активных центров, сформированных при термообработке с участием СТД.
2.1. Электрически активные центры, формирующиеся в кремнии при облучении нейтронами и термообработке (обзор литературы).
2.2. Влияние СТД на образование электрически активных центров в нейтронно-легированном кремнии (НЛК).
2.3. Влияние СТД на образование центров с глубокими уровнями (ЦГУ).
2.3.1. Влияние атмосферы термообработки на образование ЦГУ.
2.3.2. Влияние гидростатического давления на параметры ЦГУ.
2.3.3. Микроплазменная спектроскопия ЦГУ.
2.4. Влияние СТД на образование электрически активных центров в структурах с р-п переходами при термообработке.
Выводы к главе 2.
Глава 3. Развитие методов управления поведением дефектов, образующихся в кремнии при термообработке с участием СТД, и разработка технологии структур силовых высоковольтных приборов (СВ1Т).
3.1. Развитие методов управления поведением дефектов при термообработке в технологии НЛК.
3.1.1. Влияние условий отжига в хлорсодержащей атмосфере (ХСА) на время жизни неосновных носителей заряда в НЛК.
3.1.2. Анализ влияния среды отжига на электрофизические параметры НЛК в условиях опытно-промышленного производства и применение термообработки в ХСА в серийной технологии изготовления НЛК.
3.2. Эффективность геттерирования дефектов при термообработке в ХСА в технологии СВП.
3.2.1. Влияние условий термообработки и среды выращивания кремния на образование структурных дефектов.

3.2.2. Влияние условий термообработки в ХСА на образование центров, ответственных за время жизни неосновных носителей заряда и появление микроплазм в структурах с р-n переходами
3.3. Развитие методов управления поведением дефектов при термообработке в
технологии структур СВП
3.3.1. Применение термообработки в ХСА при изготовлении структур
СВГ1
3.3.2. Высоковольтные лавинные диодные структуры большой площади
3.3.3. Высоковольтные тиристорные структуры
3.3.4. Применение термообработки в ХСА в серийной технологии изготовления структур СВП
Выводы к главе
Часть 2. Инженерия дефектов в технологии светодиодов на основе кремния,
имплантированного ионами редкоземельных элементов
Глава 4. Инженерия дефектов в технологии кремниевых светодиодов е
электролюминесценцией ионов Ег3+
4.1. Кремниевые структуры с люминесценцией ионов Ег3+: технология и физические свойства (обзор литературы)
4.2. Структурные дефекты в (11 l)Si:(Er,0) слоях, образовавшиеся в процессе твердофазной эпитаксиальной перекристаллизации
4.3. Развитие технологии структур светодиодов с электролюминесценцией
ионов Ег’+ в режиме пробоя р-n перехода
4.4. (100)Si:(Er,O) светодиодные структуры с электролюминесценцией
ионов Ег3+ в режиме лавинного пробоя
4.5. Эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Ег3+ в
режиме пробоя р-n перехода при комнатной температуре
4.5.1. (lll)Si:(Er,0) лавинные светодиоды
4.5.2. (lll)Si:(Er,0) туннельные светодиоды
4.6. Температурная зависимость интенсивности электролюминесценции
ионов Ег3+ в (11 l)Si:(Er,0) светодиодах в режиме пробоя р-n перехода
4.6.1. (lll)Si:(Er.O) лавинные светодиоды
4.6.2. (11 l)Si:(Er,0) туннельные светодиоды
4.7. Влияние дозы имплантации ионов Ег на характеристики (11 l)Si:(Er,0) светодиодных структур, работающих в режиме пробоя р-n перехода
4.8. Механизм возбуждения электролюминесценции ионов Ег3+ в
(11 l)Si:(Er.O) светодиодах в режиме пробоя р-n перехода
Выводы к главе
Глава 5. Инженерия дефектов в технологии кремниевых светодиодов с
электролюминесценцией ионов Но +
5.1. Светоизлучающие структуры с фотолюминесценцией ионов Но31
5.1.1. Обнаружение фотолюминесценции ионов Но',+

5.1.2. Влияние условий отжига на спектры фотолюминесценции
ионов Но3+
5.1.3. Температурная зависимость интенсивности фотолюминесценции
ионов Но3+
5.1.4. Сравнение спектров фотолюминесценции в Si:(Ho,0) и Н02О3
5.2. Светодиоды с электролюминесценцией ионов HoJ+ в режиме пробоя
р-n перехода
5.2.1. Технология Si:(Ho,0) светодиодных структур и их свойства
5.2.2. Эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Но3+
5.2.3. Температурная зависимость интенсивности электролюминесценции ионов Но3+
Выводы к главе
Г лава 6. Инженерна дефектов в технологии кремниевых светодиодов с
дислокационной люминесценцией (ДЛ)
6.1. Кремниевые структуры с ДЛ: технология и физические свойства
(обзор литературы)
6.2. ДЛ в кремнии, имплантированном ионами редкоземельных элементов
6.2.1. Обнаружение линий ДЛ в кремнии, имплантированном ионами Ег
6.2.2. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном
ионами Ег с неаморфизующими дозами
6.2.3. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном
ионами Dy и Но
6.2.4. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном
ионами Ег с аморфизуюгцими дозами
6.2.5. Технология и свойства светодиодных структур с ДЛ на основе кремния, имплантированного ионами Ег
6.3. ДЛ в кремнии, имплантированном ионами О и Si
6.3.1. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном ионами О
6.3.2. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном ионами Si
6.4. Эффективность возбуждения дислокационной фотолюминесценции в структурах, полученных разными методами
6.5. Природа D1 и D2 оптически активных центров ДЛ
Выводы к главе
Заключение
Список литературы
Список используемых сокращений

Дифракция у-лучей от (111) плоскостей измерялась на у-дифрактометре, описанном в предыдущем параграфе, в геометрии Лауэ путем сканирования при широком окне перед детектором. Источником излучения ( X = 0.003 нм, АХ/Х< 10'6, и= 0.202 см'1) являлась активированная тепловыми нейтронами пластина золота. Горизонтальная расходимость падающего на образец у-пучка (приборная полуширина кривой качания) ~ 10". вертикальная расходимость ~ 30'.
Исследовавшийся образец был предварительно отобран как высококачественный кристалл с помощью у-дифрактометрических измерений, которые показали, что интегральный коэффициент отражения от плоскостей (111) равен своему динамическому пределу и отсутствуют диффузные крылья. Далее образец облучался потоком тепловых нейтронов и отжигался в ХСА, что обеспечивало его легирование на номинал удельного сопротивления 200 Ом-см.
Гамма-дифрактометрические исследования показали, что после отжига наблюдается появление диффузного рассеяния в приповерхностной области. На рис. 1-4 приведены распределения вдоль оси кристалла разности коэффициента отражения интенсивности диффузного рассеяния у-лучей (г) и гауссиана (амплитуда и полуширина которого равны экспериментальным значениям кривой качания в каждой точке), описывающего когерентную составляющую Брэгговского отражения. Коэффициент отражения определяется зависимостью г = (1ехр - 4 ) / , где 1ехр
экспериментально измеренная интенсивность рассеяния, 1,г - интенсивность
трансмиссионного пучка (интенсивность первичного у-пучка, прошедшего образец, находящийся в неотражающем положении), Д - измеренная вдали от кривой качания интенсивность фона, что позволяет исключить эффект поглощения излучения в образце, зависящий от его размеров. В приповерхностном слое толщиной 0.3 мм наблюдается большее увеличение интенсивности диффузного рассеяния со стороны углов, меньших угла Брэгга, что связано с возникновением структурных дефектов, вызывающих напряжения растяжения. На глубине от 0.4 до 1.1 мм наблюдалась противоположная картина: большее увеличение интенсивности диффузного рассеяния со стороны углов, больших, чем Брэгговский, что указывает на возникновение напряжений сжатия.