Физико-химические закономерности трансформации микродефектов в кремнии при ионном облучении, воздействии ультразвуком и термообработках

• Автор: Левшунова, Валерия Львовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 134 с. : ил

Оглавление
Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Влияние примесей и дефектов на электрофизические и

функциональные характеристики полупроводниковых структур

и приборов.

1.2. Влияние ионного облучения, ультразвуковой обработки и

ионноплазменного травления на процесс формирования и трансформацию примеснодефектного состава кристаллов полупроводников.

1.3. Эффект дальнодействия

1.4. Анализ литературных данных, обоснование работы и выбор

направлений исследования

Глава 2. Методы исследований.
2.1. Послойное селективное химическое травление.
2.2. Метод измерения микротвердости.
2.3. Метод атомно силовой микроскопии.
Глава 3. Изменение структурночувствительных характеристик
кремния при ионном облучении, в том числе и через аморфный слой
Глава 4. Влияние ионноплазменного травления на микродефектность
и микроморфологию поверхности кремния
Глава 5. Влияние ультразвукового воздействия на трансформацию
микродефектной структуры кремния.
Выводы.
Список используемой литературы


В полупроводниковых соединениях изза наличия СТД, обусловленных отклонением от стехиометрического состава, концентрация точечных дефектов выше до 7И9 см3, чем в германии и кремнии, а в силу низкой подвижности они могут в изолированном состоянии сохраняться в активных областях функционирующих в нормальных условиях приборов и играть роль эффективных центров рекомбинации с глубокими уровнями в запрещенной зоне 1,3. Концентрация и, соответственно, степень влияния СТД на электрофизические характеристики всех полупроводниковых материалов и приборов на их основе возрастают при возникновении в них неравновесных вакансий и собственных междоузельных атомов в результате термических, барических или радиационных воздействий. Однако неравновесные компоненты френкелевских пар и связанные с ними изменения структурно чувствительных свойств полупроводников существуют лишь в момент действия внешних факторов. После его прекращения, спустя некоторое время время релаксации в материале устанавливается новое метастабильное состояние, обусловленное трансформацией исходного ПДС и появлением новых комплексов точечных дефектов или более крупных ассоциаций типа кластеров СТД и примесей, примесных преципитатов и т. В подавляющем большинстве случаев образование простых и сложных комплексов ТД происходит по гетерогенному механизму в условиях достаточно высоких пересыщений кристалла по вакансиям и или междоузельным атомам на исходных дефектах центрах зарождения, в качестве которых выступают как легирующие, так и фоновые примеси. Примером могут служить известные комплексы в кремнии V Р Е центр, V О А центр, V В, V А1 и другие. При высоких степенях пересыщения по СТД возможно и гомогенное образование вакансионных комплексов и ассоциаций собственных междоузельных атомов. Таблица 1. Мо 0, с д м
0, А
Помимо собственных точечных дефектов и их простейших комплексов появление глубоких уровней может быть связано с загрязнением полупроводников металлическими примесями в процессе выращивания слитков и при последующих технологических обработках. В эту же таблицу включены результаты работы 6 по измерению методом нейтронно активационного анализа концентрации некоторых примесей в промышленных слитках кремния, выращенных методом Чохральского. Характерной особенностью подавляющего большинства металлических примесей является их высокая диффузионная подвижность в полупроводниках, в частности, параметры диффузии таких примесей, как медь, кобальт и никель сравнимы с аналогичными параметрами для легких элементов водорода и лития 2,7. В качестве примера в таблице 1. До и энергии активации диффузии Еб для некоторых примесей 2. Таблица 1. Параметры диффузии металлических примесей в кремнии 2. Снижение растворимости примесей в кристаллической решетке в области технологических температур. Так, предел растворимости для меди при 3 К составляет 2 см3, при К достигает см3, а затем резко падает до см3 при температурах К. Сходные зависимости от температуры имеют растворимости золота, цинка и железа. Быстрое уменьшение растворимости в твердом состоянии при снижении температуры, а также высокие значения коэффициентов диффузии обусловливают гетерогенное выделение примесей на кристаллографических дефектах. Медь и железо образуют выделения при очень малых концентрациях и, если их содержание в кремнии превышает 24 ат. Например, выделения меди представляют собой колонии преципитатов, окруженных дислокациями. Часто распределение микровыделений быстродиффундирующих примесей совпадает со свирлевой картиной распределения ростовых микродефектов, эпитаксиальных или окислительных дефектов упаковки, локальные поля механических напряжений которых инициируют преципитацию. Однако не только дислокации или ДУ могут играть роль зародышей для образования металлических выделений или силицидов металлов. В качестве таких центров преципитации могут выступать включения частиц второй фазы, например, БЮг или БЮ. Именно с наличием последних связывается возникновение дефектов в виде звезд с центральным ядром, от которого распространяются дислокации сложной формы 2. Наряду с легирующими и металлическими фоновыми примесями в монокристаллах кремния всегда присутствуют кислород и углерод. Концентрация этих элементов зависит от способа выращивания слитков таблица 1. Таблица 1. Концентрация фоновых примесей в монокристаллическом кремнии, см3.