Формирование электрически активных центров в кремнии, имплантированном ионами газов средних (∼10 кэВ/а. е. м. ) и высоких (>1 МэВ/а. е. м. ) энергий, при отжигах до 1050°С.

• Автор: Неустроев, Ефим Петрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Перестройка примесно-дефектной структуры кристаллов кремния при ионной имплантации и воздействии гидростатического давления.

(литературный обзор)

§1.1 Дефектообразование в кристаллическом кремнии при ионном

облучении

§1.2 Особенности процесса дефектообразования в кремнии,

имплантированном ионами высоких энергий

§1.3 Электрофизические свойства кристаллов кремния,

имплантированных ионами водорода

п. 1.3.1 Основные свойства примеси водорода в

кристаллах кремния
п. 1.3.2 Электрофизические свойства кристаллов
кремния, имплантированных ионами водорода
§1.4 Свойства кремния, имплантированного ионами
инертных газов
§1.5 Основные свойства кристаллического кремния, облученного
ионами кислорода
п. 1.5.1 Влияние примесей кислорода на свойства
кремния
п. 1.5.2 Свойства кристаллов кремния, облученных
ионами кислорода
§.1.6 Свойства кремния, имплантированного ионами азота
§.1.7 Свойства кристаллов кремния при воздействии
гидростатического давления
§.1.8 Выводы и постановка задачи
Глава 2 Методика эксперимента и обработка результатов
§2.1 Измерения концентрации носителей заряда методом
вольт-фарадных характеристик
§ 2.2 Определение концентрации и подвижности свободных носителей
заряда методом эффекта Холла
§2.3 Измерение параметров глубоких уровней
§2.4 Измерение методами вторичной ионной масс-спектроскопии
и обратного рассеяния Резерфорда
§•2.5 Подготовка образцов, облучения и термообработки
Глава 3 Формирование электрически активных центров в кремнии,
облученном ионами средних (Н2+, Не+ и 0+) и высоких энергий (Кг+, энергий после отжига в интервале температур
350-500°С
§3.1 Ускоренное формирование донорных центров за областью проективных пробегов ионов в кремнии, имплантированном Н2 ,
Не+ и Н+
§3.2 Влияние гидростатического давления на формирование донорных
центров в кремнии, облученном ионами Н2+ и Не
§3.2 Образование донорных центров в кремнии, облученном ионами кислорода

§3.3 Формирование донорных центров в кремнии, облученном
высокоэнергетичными ионами Кг и N+
§3.4 Выводы к главе
Глава 4. Формирование электрически активных центров в кремнии, имплантированном высокоэнергетичными ионами Кг+, Хе+ и N+(l-3.5 МэВ/а.е.м.), при последующих отжигах в интервале
температур 500-1050°С
§4.1 Термоакцепторы в облученном кремнии
§4.2 Образование донорных центров в кремнии, облученном высокоэнергетичными ионами N+ и Кг+ после термообработки
в интервале температур 600-1050°С
§4.3 Влияние ионного облучения и отжига на формирование и распределение электрически активных центров в р-п-переходах и
КНИ-структурах
п.4.4.1 Влияние высокоэнергетичной имплантации и высокотемпературного отжига на распределение
электрически активных центров в мелких р-п-переходах
п.4.4.2 Влияние отжига на концентрацию носителей заряда в
КНИ-структурах, изготовленных методом «Smart-Cut»
§4.4 Выводы к главе
Основные результаты и выводы
Заключение
Литература

Введение.
Ионная имплантация кристаллов кремния (Si) занимает все более широкую область применения в технологическом цикле производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Наряду с традиционными применениями, в которых ионная имплантация преимущественно использовалась при создании легирующих слоев с заданными свойствами, в последнее время все интенсивнее развиваются новые направления, такие как создание захороненных изолирующих и геттерирующих слоев, структур кремний на изоляторе (КНИ) [1-3].
Одним из основных результатов облучения ионами газов Si является образование газовых пузырей (блистеринг) в области проективных пробегов ионов при последующих термообработках, либо при облучении большими дозами - сразу после имплантации [1,2]. Блистеринг наблюдается начиная с определенной дозы облучения и может приводить к отслаиванию верхних слоев кремния. Этот эффект используется при создании КНИ-структур методом «Smart-Cut», являющимся одним из перспективных способов формирования таких структур. В этом методе одним из существенных моментов является имплантация ионов водорода или гелия [1,4,5]. Исследования свойств водорода в Si показали, что водород является чрезвычайно активной примесью, который вступает во взаимодействие практически со всеми примесями и структурными дефектами [4,6]. Несомненно, что такая активность водорода в сочетании с высокой миграционной способностью оказывает влияние на очень многие свойства Si, в частности, на электрофизические параметры, которые имеют первостепенное значение при изготовлении полупроводниковых структур и приборов. При этом с точки зрения технологии изготовления КНИ-структур, наибольший интерес представляет изучение влияния термообработки при температурах 400-500°С на свойства Si, имплантированного водородом, С другой стороны известно, что при этих температурах в тигельном кремнии эффективно вводятся кислородные доноры (термодоноры), количество которых при длительных отжигах может даже превышать концентрацию легирующей примеси [7]. Вместе с тем, присутствие атомов водорода в решетке Si может значительно увеличить скорость введения термодоноров [6,7]. В связи с этим становится актуальным изучение влияния облучения ионами водорода и последующих отжигов при
преципитация кислорода, в то время как насыщение междоузельными дефектами приводит к обратному эффекту [89]. В работе [101] обнаружено, что облучение кремния электронами приводит к ускоренной преципитации кислорода. Авторы показали, что присутствие дефектов типа У-0 и У-02 оказывает ускоряющий эффект на процесс преципитации кислорода в кремнии. Наибольшая плотность кислородных преципитатов имела место в образцах с наибольшим содержанием дефектов типа V-
02. На основе этого предположено, что У-02 центры являются центрами преципитации кислорода. Основным дефектом при преципитации являются включения 8ЮХ. В процессе роста КП за счет подхода неравновесных атомов кислорода увеличивается давление на матрицу кремния. В конечном счете вокруг кластеров 8ЮХ образуется широкий спектр дефектов, которые играют важную роль внутренних геттерирующих областей, являющихся стоком для различных нежелательных примесей [89,102]. Образование больших структурных напряжений на границе 8Е8Ю2 вызывает формирование системы дислокационных петель с выделением междоузельных дефектов [102].
п.1.5.2 Свойства кристаллов кремния, облученного ионами кислорода.
В работе [ЮЗ] проведены подробные исследования Е2-81, облученных ионами 0+ (Е= 200 кэВ, Е0=1015см"2), и образцы Рг-81, последовательно имплантированные ионами 0+ с энергиями 60 кэВ, 100 кэВ и 180 кэВ дозой 1015см'2. После имплантации образцы были подвергнуты лазерному отжигу, а затем термической обработке при 450°С длительностью до 100 ч. Измерения методом Холла и сопротивления растекания показали, что после термообработки наблюдаются донорные центры, причем скорость их введения оказалась больше, чем в Следует отметить, что
введение данных центров в имело место в области глубиной до -0.3 мкм при Кр^О.4 мкм. Проведенные термические отжиги при 850°С длительностью 10 с не привели к отжигу данных центров, в то время как в аналогично обработанных Сг-81 полностью была восстановлена исходная концентрация носителей заряда. Окончательный отжиг ДЦ в Ег-81 происходит при Т=1050°С длительностью 30 с. Кроме того, совместная имплантация ионов кислорода (Е=160 кэВ, Р0=Ю15см'2) и углерода (Е=125 кэВ, Е0=1014см'2) и последующая термообработка при 450°С привели