Научный архив: статьи

Механизм процесса геттерирования генерационно-рекомбинационных центров в кремнии n- и р-типа диффузионным слоем фосфора можно описать сегрегационной моделью, учитывающей образование ионных пар металлическая примесь-фосфор в n+-слое. Расчеты удовлетворительно описывают экспериментальные результаты при условии, что геттерируемая примесь (Fe) в n+-слое является двухзарядным акцептором в положении замещения (Fe2-). При этом эффективность геттерирования возрастает с ростом концентрации фосфора пропорционально (n/ni)2[P+]. Закономерности процесса геттерирования при диффузии бора могут быть описаны сегрегационной моделью, в которой стоком для примесей служит слой боросиликатного стекла.

В работе обсуждаются причины образования термодоноров (ТД) и термоакцепторов (ТА) в кремнии с низкой концентрацией кислорода, выращенном методом бестигельной зонной плавки. Анализ результатов термообработок в диапазоне температур 400—1150 оС показывает, что основной вклад в образование ТД вносят атомы межузельного железа. Вероятной причиной образования ТА при высокотемпературной термообработке (ВТО) являются атомы железа в положении замещения и преципитаты железa, образующиеся при низкотемпературных отжигах (НТО)(400—600о). Концентрации ТД и ТА после ВТО зависят от вида и плотности структурных дефектов в материале и условий ТО: скорости охлаждения и газовой среды (кислород, аргон).

Показано, что при высокотемпературной термообработке (1150 оС) кремния, выращенного методом бестигельной зонной плавки с низким содержанием кислорода (Fz-Si) наблюдается значительное различие в профилях распределения термодоноров в зависимости от газовой среды в реакторе. Оценка коэффициентов диффузии из профилей распределения термодоноров дает значительно большие значения коэффициента при обработке в кислороде по сравнению с обработкой в аргоне.
Предложено объяснение данного эффекта различием в точечных дефектах, преобладаюших при термообработке: вакансий при обработке в аргоне и межузельных атомов при обработке в кислороде. Вакансии служат эффективными ловушками для термодоноров, которыми являются межузельные атомы примесей, и снижают их наблюдаемый коэффициент диффузии.

Рассмотрено влияние диффузии фосфора из жидкого источника (POCl3) и твердого источника (метафосфат алюминия (МФА)) на образование локальных дефектов в слоях SiO2 и на поверхности кремния. Установлено, что вероятной причиной образования дефектов является локальное проплавление слоя окисла жидким фосфорно-силикатным стеклом с образованием твердой фазы, обогащенной кремнием. Глубина дефекта пропорциональна его диаметру и уменьшается с понижением температуры процесса.

Приведен расчет фоточувствительности кремниевых фотодиодов с учетом поглощения на свободных носителях в диффузионных слоях, позволяющий определить требования к их параметрам для снижения этого эффекта.

Показано, что величина пропускания длинноволнового излучения в кремниевых структурах может также уменьшаться за счет поглощения на свободных носителях в диффузионных слоях.