Влияние взаимодействия примесей с глубокими уровнями Mn, Ni и Fe на их распределение и спектр энергетических уровней в кремнии

• Автор: Юсупова, Шаира Абдувалиевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Марганец в кремнии
1.2. Никель в кремнии
1.3. Железо в кремнии
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНОЛОГИЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ
2.1. Радиоактивная методика исследования концентрационного распределения Мп, № и Ре в кремнии
2.2. Емкостные методы исследования
2.3. Измерение концентрации кислорода и углерода методом ИК-поглощения
ГЛАВА III. МЕЖПРИМЕСНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИ ДИФФУЗИОННОМ ЛЕГИРОВАНИИ КРЕМНИЯ Мп, № И Ре
3.1. Влияние марганца и железа на поведение
примеси никеля в кремнии
3.2. Влияние марганца и никеля на поведение
примеси железа в кремнии
3.3. Влияние никеля и железа на поведение
примеси марганца в кремнии
ВЫВОДЫ

ГЛАВА IV. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИМЕСЕЙ Мп И № С РОСТОВОЙ ПРИМЕСЬЮ-
КИСЛОРОДОМ В КРЕМНИИ
4.1. Концентрационные распределения никеля в кремнии с различным содержанием кислорода
4.2. Концентрационные распределения марганца в кремнии с различным содержанием кислорода
4.3. Влияние марганца и никеля на образование структурных дефектов в кремнии
4.4. Состояние примесей марганца, никеля и железа
в кристаллической решетке кремния
ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Примеси различных элементов в полупроводнике и, в частности, в кремнии, как правило, являются одним из основных факторов, определяющих его электрофизические свойства. Это относится и к примесям, создающим глубоколежащие энергетические уровни в запрещенной зоне полупроводника. Элементы переходной группы Периодической системы Мп, № и Яе являются такими примесями в кремнии. Обычно они вводятся (или проникают) в кремний путем диффузии, поскольку являются быстродиффундирующими. Изучению поведения этих примесей в кремнии и свойств кремния, легированного ими, посвящено большое число исследований. При этом обычно изучался материал, легированный одной из примесей. Значительно меньше исследований проводилось на кремнии, легированном (одновременно или последовательно) несколькими примесями с глубокими уровнями (ГУ). Свойства такого материала могут существенным образом зависеть от процессов взаимодействия легирующих примесей с ГУ как между собой, так и с другими имеющимися практически всегда в кремнии примесями - кислородом, углеродом, азотом (иногда их называют “ростовыми”) и т.н. “мелкими” (акцепторными или донорными) легирующими примесями - бором, фосфором, сурьмой и др., создающими энергетические уровни, расположенные вблизи краев соответ-

торы работы [73] из исследования спектров ЭПР сделали предположение, что этот уровень проявляет акцепторные свойства после взаимодействия с вакансиями.
Болтакс Б.И. и др. [74] исследуя температурные зависимости электропроводности кремния, легированного железом, установили, что эта примесь создает два донорных уровня Ес - (0.10 ± 0.01) и Ev + (0.40 ± 0.02) эВ. Исследование кинетики распада твердого раствора железа в кремнии, проведенное в этой работе, показало,что твердый раствор Fe - Si нестабилен (электрические свойства Si изменяются даже при комнатной температуре). По данным распада твердого раствора Fe - Si в [74] было получено выражение для коэффициента диффузии железа в кремнии
DFe = 6.310‘4 ехр [(-0.58±0.02) эВ/kT], см2/с. (5)
Концентрация электрически-активных атомов железа при 1300 °С достигает 21015 см'3 и в интервале температур 1000 - 1300 °С описывается выражением
NFe = 1.261025 ехр[(-3.00+0.02) эВ/kT], см'3. (6)
На рис. 5 представлен график температурной зависимости растворимости железа в кремнии, полученной различными авторами и приведенной в обзоре Вебера [6].
Авторы работы [75] исследовали взаимодействие междоузель-ных атомов железа с вакансиями по температурной зависимости эффекта Холла. Пересыщение вакансиями создавалось в образцах облучением электронами с энергией 2.2 МэВ при комнатной температуре (доза 51014 см'2), а также совместным легированием железом и медью. Легирование осуществлялось при 1200 °С с за-