Диффузия и активация имплантированных примесей в арсениде и антимониде индия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГБ ОД ^

1 з ОКТ 13%

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

МЯСНИКОВ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ ^

УДК 621.315.592

ДИФФУЗИЯ И АКТИВАЦИЯ ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ПРИМЕСЕЙ В АРСЕШДЕ И АНТИМОНВДЕ ИНДИЯ

Специальность: 01.04.10 Физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель

доктор физико-математических наук,

профессор Н.Н.Герасименко

МОСКВА 1996 г.

Работа выполнена в Институте физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Герасименко H.H. Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Вернер И.В.

кандидат физико-математических наук Шокин А.Н.

Ведущая организация: Институт проблем микроэлектроники и

особочистых материалов Российской академии наук

Защита состоится "_"_1996 г. в _ часов на

заседании диссертационного совета Д.053.02.02 Московского государственного института электронной техники (103498, Москва, Зеленоград)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ

Автореферат разослан "_"__1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.ф.-м.н., доцент Орлов Б.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Узкозонные полупроводниковые соединения А3 В5 арсенид и антимонид индия имеют ширину запрещенной зоны 0,36 эВ и 0,18 эВ, соответственно, и приборы на этих, соединениях, использующие переход носителей из зоны в зону, обладают фоточувствительностью в ИК диапазона от 3 до 5 мкм и являются привлекательными для использования в оптоэлектронных устройствах.

Исследования диффузии примесей в арсениде и антимониде индия, начатые еще в пятидесятые годы, когда с помощью измерения глубины залегания р-п перехода были оценены параметры диффузии для ряда примесей , до настоящего времени являются основными данными о коэффициентах диффузии. Однако, как известно, метод измерения глубины р-п перехода с помощью регистрации контраста при окрашивании р- либо п-областей применим только при исследовании примесей, образующих с подложкой резкий градиент концентраций, что для большинства случаев нереализуемо. Кроме того, для достоверной фиксации легированного слоя необходима загонка примесей до таких глубин, которые реализуются только при высоких температурах и длительных временах отжига.

Использование в шестидесятые годы для исследования диффузии примеси в арсениде и антимониде индия метода меченых атомов позволило расширить круг исследуемых примесей, снизить нижний предел диапазона температур и времени диффузии и повысить достоверность результатов. Но и в этом случае набор примесей был ограничен.

Наряду с методическими ограничениями, приводящими к снижению достоверности результатов, качество самих исследуемых материалов тридцать лет назад было низким. Поэтому говорить об учете влияния дефектов на диффузию примесей в арсениде и антимониде индия в то время было еще невозможно.

В настоящее время применение имплантационных слоев арсенида и антимонида индия для создания фоточувствительных приборов ставит задачу выявления взаимодействия радиационных дефектов с внедренной примесью при имплантации и последующем отжиге. Эта задача является актуальной еще и в связи с тем, что деградация и температурный диапазон работы фотоприемника в существенной степени зависит от

стабильности имплантадаонных слоев. Поэтому для выяснения особенностей диффузии и активации имплантированной примеси в присутствии электрически активных дефектов необходимо было проведение работ, направленных на выделение вклада дефектов в проводимость слоев и электрической активации примеси. В связи с тем, что для изготовления оптоэлектронных устройств на арсениде и антимониде индия наиболее часто применяются такие примеси как бериллий, магний и сера, в данной диссертации проведен цикл работ, направленных на исследование диффузии и активации данных примесей, имплантированных в арсенид и антимонид индия.

Цель работы состояла в исследованиях пространственного перераспределения при термообработках примесей, введенных в антимонид и арсенид индия методами ионной имплантации, и в исследованиях электрической активации легирующих примесей для создания фоточувствительных планарных диодных структур на основе арсенида индия.

Для достижения данной цели решались следуицие задачи:

1. С помощью масс-спектрометрии вторичных ионов провести исследования диффузии бериллия, магния и серы, внедренных в арсенид и антимонид индия, в процессе имплантации и последующего отжига.

2. Изучить активацию серы, имплантированную в арсенид индия, с помощью измерения слоевой концентрации носителей по методу Холла.

3. Определить возможности ионной имплантации для создания фоточувствительных диодных структур на арсениде индия.

Научная новизна работы состоит в том, что

- В арсениде индия обнаружен процесс восходящей диффузии бериллия, когда при постимплантационном отжиге выше 700 °С примесь перемещается в область среднего проецированного пробега ионов.

- Выявлено, что диффузия магния из имплантационных слоев на арсениде индия характеризуется образованием "хвостов" распределения (на уровне концентраций 1017 см"3 - 10*в см"3), достигающих нескольких десятков микрометров. На глубине больше 1 микрометра магний декорирует дислокации и дефекты упаковки.

- Исследовано перераспределение бериллия и магния в антимониде индия, где обнаружено формирование дополнительных

максимумов на профиле распределения примеси в процессе имплантации.

- Обнаружено, что у бериллия в антимониде индия и у серы в арсениде индия в процессе отжига форма профилей распределения концентрации не изменяется.

- Созданы термически стабильные слои n-типа на арсениде индия при имплантации ионов аргона.

- Выявлены условия электрической активации серы в арсениде индия. Сформированы фоточувствительные р-n переходы на арсениде индия р-типа, в которых проводимость определеяется серой.

Практическая ценность проведенных исследований заключается в том, что

- Определены параметры диффузии магния в антимониде индия -энергия активации 0,58 эВ и предэкпоненциальный множитель 1,1x10"10 см7с.

- Выявлено, что диффузия магния в арсениде индия в районе "хвостов" распределения примесей происходит по двум потокам. Соответствующие параметры диффузии составляли ЛЕ1 = 0,13 эВ, Doi = 10~" см2/с и ДЕг = 0,18 эВ, D02 = 4x10"® cmVc.

Получены фоточувствительные диодные структуры с дифференциальным сопротивлением р-n перехода равным предельно достижимому для арсенида индия со временем жизни неосновных носителей заряда 10~" с. Максимум фоточувствительности при температуре измерения 130 К планарных п*-р переходов приходится на энергию квантов с hv = 0,47 эВ, а длинноволновая граница фоточувствительности расположена при hv = 0,4 эВ, что соответствует краю собственного поглощения арсенида индия.

Достоверность полученных результатов и выводов определяется тем, что исследования проводились на широком наборе образцов с контролируемыми концентрациями примесей,,, введенными в процессе ионной имплантации, с помощью методик, позволяющих проводить измерения с высокой точностью и воспроизводимостью.

Апробация работы. Основные результаты работ докладывались и обсуждались на 6 Международной конференции "Ion Beam Modification of Materials", 1988, Tokyo, Japan; на 2 Всесоюзном семинаре по проблеме "Физика и химия полупроводников", 1989, Павлодар; на 2 Всесоюзной конференции "Ионно-лучевая модификация полупроводников

и других материалов микроэлектроники", 1989, Каунас; на 35 Международном научном коллоквиуме, ,1990, Ilmenau, DDR; на 6 Всесоюзном семинаре "Вторичная ионная и фотонная эмиссия, 1991, Харьков; на 3 Всесоюзной конференции "Ионно-лучевая модификация полупроводников и других материалов микроэлектроники", 1991, Новосибирск;'на 8 Международной конференции "Ion Beam Modification оГ Materials", 1992, Heidelberg, Germany; на 11 Международной конференции "Ion Beam Analysis", 1993, Balatonfuered, Hungary; на 10 Международной конференции "Ion Implantation Technology", 1994, Catania, Italy; на б Европейской конференции "Application of Surface and Interface Analysis", 1995, Montreux, Switzerland.

Публикации. Результаты работы изложены в 20 публикациях, список которых приведен в конце автореферата.

Основные положения, выносимые на защиту: • 1. Представления о диффузии бериллия, магния и серы в процессе ионной имплантации примеси и отжига арсенида и антимонида индия.

2. Условия и метод электрической активации серы, имплантированной в арсенид индия.

3. Основы технологии создания фоточувствительных диодных структур при использовании слоев арсенида индия, легированного серой.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из 164 страниц машинописного текста, иллюстрируется 42 рисунками, 5 таблицами и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 116 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРВАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована цель работы, охарактеризована научная новизна и практическая ценность полученных результатов, изложены основаные положения выносимые на защиту, определяется ее структура и содержание.

Первая глава содержит аналитический обзор основных свойств полупроводниковых соединений А3В3 и примесей. Рассматриваются физико-химические свойства полупроводниковых соединений, даются фазовые диаграммы арсенда и антимонида, выявляются основные закономерности, присущие соединениям данного класса, показаны

отличия, свойственные арсениду и антимониду по сравнению с арсенидом и антимонидом галлия.

В главе дается обзор имеющихся данных о легирующих примесях в соединениях А'В3 (в основном для арсенда галлия). Положение атомов в подрешетках А и В, определенное с помощью ренгеновского излучения, стимулированного протонами, дает возможность проследить процесс встраивания и активации примеси в решетку как сразу после ионной имплантации, так и после отжига. Было обнаружено, что активация примеси в полупроводниковых соединениях АЭВ3 зависит от концентрации и при превышении определенного уровня количество атомов примеси в узлах решетки, т.е. электрически активных, не превышает этот уровень. Данный уровень концентрации определялся как предел растворимости примеси. Было обнаружено, что при превышении предела растворимости диффузия носит аномальный характер, и перераспределение примеси возможно только в области с концентрацией ниже этого предела.

Однако, как было установлено для ряда примесей, имплантированных в арсенид галлия, даже при концентрациях, непревышающих предел растворимости, возможна аномальная диффузия. Выявлено, что магний в арсениде галлия может даже диффундировать к концентрационному максимуму. Данный процесс объяснялся взаимодействием магния с радиационными дефектами, введенными в продессе имплантации и имеющими различные профили распределения для вакансий и междоузлий галлия.

Кремний, введенный при имплантации в арсенид галлия, при отжиге проявлял зависимость своих диффузионных свойств от температуры имплантации и создания аморфизованного слоя. Удаление с поверхности слоя толщиной всего .100 А резко изменяло поведение кремния при пост-имплантационном отжиге: профиль распределения концентрации примеси неизменялся и сохранял свою форму заданную ионной имплантацией.

Аналогичное диффузионное поведение кремния в арсениде индия было обнаружено и при пост-имплантационном отжиге* 'с, температурой до 700 °С. Было выявлено, что имплантация с дозами до 10" см"2 не вызывала аморфизащпо арсенида индия. Такое поведение примеси обуславливалось востановлением кристаллической структуры в самом процессе облучения и созданием термически стабильных комплексов

"дефект-приме сь".

Во второй главе диссертации осуществляется постановка задачи на основе анализа 'исследований ионной имплантации примесей в арсенид и антимонид индия.

Рассматривается моделирование распределений примесей и дефектов в полупроводниковых соединениях АЭВ5, сравниваются различные известные модели, позволяющие рас^тыватъ и моделировать процессы поведения ионов в твердом теле. Даются основные характеристики, определяющие распределение примэсей и дефектов.

Приводится анализ экспериментальных данных, посвященных исследованию нарушений кристаллической структуры арсенида и антимонида индия при ионной имплантации. Основной особенностью узкозонных соединений А3В5 арсенида и антимонида индия является электрическая активность введенных радиационных дефектов как в при облучении, так и в процессе пост-шплантационной термообработки. Дефекты в арсениде и антимонида индия могут быть как донорами, так и акцепторами и образовывать комплексы "дефект-примесь". В связи с этим, процессы образования и отжига радиационных дефектов в данных соединениях имеют сложный характер и необходимо рассмотрение отдельно арсенида и антимонида индия.

Поведение дефектов в данных соединениях зависит от уровня легирования исходного материала, условий имплантаций (плотности тока, энергии и дозы) и отжига. Для антимонида индия было обнаружено аномальное радиационное разупорядочение антимонида индия, выражающееся в формировании на поверхности полупроводника при имплантации с большими дозами разбухающего слоя толщиной до 6 мкм, который не исчезает и не востанавливает свою структуру при термообработке даже до температуры плавления. Аналогичный процесс был обнаружен также для антимонида галлия.

Сравниваются методики пост-имплантационного отжига радиационых дефектов, приводящие к наилучшей активации имплантированных примесей и наименьшей деградации поверхности в процессе термообработок.

В третьей главе описаны подготовка образцов и используемые методики исследования имплантационных слоев арсенида и антимонида индия. В главе приводятся основные характеристики используемых арсенида и антимонида индия, которые были как п-, так и р-типа

проводимости с концентрациями носителей от 101* до 101" см3. Дается описание условий и особенностей проведения ионной имплантации бериллия, магния и серы в антимонид и арсенид индия. Имплантация ионов проводилась на линейных ускорителях "Везувий-32", СССР и HV-400 фирмы High Voltage Engineering, Нидерланды. Энергия . имплантированных ионов варьировалась в даапазоне от 150 кэВ до 250 кэВ. Доза ионов лекала в диапазоне от 1013 до см"2.

Для активации внедренной примеси и отжига радиационных дефектров использовался отжиг в диффузионной печи. .С целью устранения процесса деградации поверхности образцов за счет испарения более летучих компонентов отжиг проводился в потоке азота с запечатывающим покрытием. Температура отжига не превышала величины порога пластического течения материалов 0.85хТплав и составляла для антимонида индия до 450 °С, а арсенида индия до 800 °С. Время отжига варьировалась от 5 минут до нескольких часов.

Концентрация носителей в .ионно-имплантационных слоях определялась с помощью измерения слоевого сопротивления в сочетании с измерением эффекта Холла. Благодаря этой методике, развитой Ван дер Пау, есть возможность оценивать концентрации носителей заряда и их подвижности и сравнивать слоевые характеристики для различных условий имплантаций и отжига.

Определение концентрации примеси в диапазоне концентраций от 10" см"3 до 1021 см"3, в котором находятся значения концентраций исследуемых примесей, проводилось используя масс-спектрометрию вторичных ионов (ВИМС).

ВИМС имеет несколько преимуществ, которые делают его незаменимым при анализе веществ. Он обладает высокой чувствительностью к большинству элементов и позволяет проводить в процессе распыления образца послойный анализ. Он может определять очень низкие уровни легирования и, кроме того, давать информацию о изотопном составе примесей. ВИМС может обнаруживать легкие элементы, такие как Н, Ы, Be, причем проводить анализ с разрешением по глубине до нескольких десятков ангстрем.

Для исследования ионно-имплантированных слоев антимонида и арсенида индия использовался ВИМС, проводимый на ионном микрозонде MIQ-256, производства фирмы CAMECA/Riber, Франция. В качестве

первичного пучка при исследовании электроположительных атомов примесей таких как магний и бериллий использовался пучок ионов 02+ энергией 13 кэВ и током до 2 мкА. Пучок ионов Сз" с энергией 10 кэВ и током до 0,5 мкА использовался для исследования электроотрицательных ионов, таких как атомы серы. В обоих случаях первичные пучки попадали на образец под углом 45° и сканировали поверхность с прямоугольным растром размером до 700 мкм. Для анализа использовались вторичные ионы с центральной области 10% от общей площади травления. Полученный сигнал, вторичных положительных ионов Ве+ и и отрицательных ионов Б", 'после сепарирования на квадрупольном масс-сепараторе регистрировался электронным умножителем, и величина его в зависимости от времени травления представляла из себя профиль распределения примеси.

В четвертой главе описаны исследования поведения примесей при имплантации и последующем отжиге в арсениде и антимониде индия.

С точки зрения понимания процессов торможения ионов в твердом теле арсенид и антимонид индия представляют из себя-* достаточно интересный случай, когда тяжелые атомы индия и мышьяка или сурьмы находятся на относительно большом расстоянии. Для этого случая для бериллия, магния и серы проводилось моделирование процессов внедрения ионов с помощью метода Монте Карло. Используемая программа ТН1М-94 позволяла с высокой точностью вычислять профили распределения примесей и дефектов и определять параметры распределений. Сравнение расчетных профилей распределения пробегов ионов бериллия,, магния и серы в арсениде индия с экспериментально полученными показало, достаточно хорошее совпадение проецированых пробегов Нр для бериллия, магния и серы в арсениде индия, и в тоже время превышение для экспериментальных распределений среднеквадратичных отклонений ДЛр у этих примесей в сравнении с расчетными значениями. Превышение достигало величины 0,05 мкм для серы и бериллия, что составляло 25 % от И . Процесс ушрения распределения примеси можно объяснить диффузией примесей в процессе имплантации, локализацией примеси в узлах решетки и формированием устойчивых комплексов "дефект-примесь".

В случае имплантации ионов бериллия и магния в антимонид индия наблюдалось расхождение расчетных и теоретических профилей распределения и появление на экспериментальных концентрационных

профилях распределения дополнительных максимумов (для бериллия и магния) и перегибов (для магния)- Данный процесс может объясняться возникновением при облучении на поверхности антимонида индия разбухшего слоя.

При исследовании электрофизических свойств облученных слоев было обнаружено, что радиационные дефекты в антимониде и арсениде индия являются электрически активными и затрудняют, а в ряде случаев и не позволяют проявлять легирующие свойства имплантированной примеси. В процессе имплантации ионов аргона, являющемся химически нейтральным, происходила конверсия проводимости на арсениде индия р-типа.

В процессе проведения отжига после имплантации антимонида и арсенида индия было установлено, что бериллий в антимониде при отжиге вплоть до температуры 450 °С, а сера в арсениде до 550 °С не изменяют концентрационные профили распределения. Данный эффект связывался с локализацией этих примесей в узлах подресетки индия для бериллия и в узлах подресетки мьсзьяка для серы и образованием, еще во время имплантации, устойчивых комплексов "дефект-примесь".

Анализ данных по отжигу слоев антимоннда индия, имплантированных ионами магния показал, что примесь до темературы 350 °С не диффундирует в неразбухшем слое. Дальнейшее увеличение температуры приводит к существенному перераспределении) примеси как к поверхности подложки, так и вглубь кристалла.

Диффузия магния в арсениде индия характеризовалась стягиванием примеси к поверхности образца, ее закреплением в области проецированного пробега Rp (там где максимум распределения радиационных дефектов) и перемещением вглубь подложки с образованием "хвостов" распределения, достигающих нескольких десятков микрометров. Диффузия з этом случае имеет двухдоточный характер. На глубине, начиная с 1 микрометра, обнаружено неравномерное по площади образца распределение магния. Атомы магния декорируют дислокации и дефекты упаковки, пересекающие имплантированный слой, и, возможно,, диффундируют по этим структурам.

Одной из особенностей поведения бериллия при отжиге в арсениде индия является стягивание примеси к поверхности. До температуры 700 °С наблюдается также движение атомов бериллия

вглубь пластины с уменьшением концентрации в области проецированного,пробега Начиная с температуры 700 °С, в этой области изменяется направление движения примеси и происходит процесс восходящей диффузии. Данный эффект, когда вновь формируется максимум, обуславливался генерированием бериллия на дислокационных петлях. Возникновение дефектного слоя зарегистрировано с помощью микрофотографии поперечного среза слоя в районе Ир после проведения отжига с температурой выше 700 'С.

В пятой главе представлены результаты исследования электрофизических свойств слоев, имплантированных ионами серы и аргона.

С помощью измерения эффекта Холла установлено, что в процессе отжига слоев, имплантированных аргоном или серой с одинаковыми энергией и дозой, слоевая концентрация носителей при облучении серы всегда была выше,чем при облучении аргоном. В связи с тем, что массы аргона и серы приблизительно одинаковы и вводимые радиационные дефекты идентичны, эта разность связывалась . с активацией серы и обуславливалась химическим легированием. Коэффициент активации серы, определенный как отношение разницы концентраций носителей в слое имплантированном серой, и слое имплантированном аргоном к дозе имплантации, достигал величины 30 % при дозе 5x101* см"2.

На основании проведеных исследований были выбраны режимы для имплантации и отжига, обеспечивающие создание термически стабильных слоев п-типа на арсениде индия. При имплантации ионов аргона и серы были изготовлены п*-р перехода. Однако в случае имплантации ионов аргона п*-р щреходы не обладали фоточувствительностью, а фоточувствительными оказались только те диоды, где происходило легирование серой. Причем диодные структуры, сформированные с помощью ионного легирования серой, обладали фоточувствительными свойствами даже при температуре измерения до 185 К.

Анализ параметров планарных п* - р переходов, созданных на арсениде индия легированием ионами серы, показал, что при малых смещениях ток через п-р переход описывается в рамках генерационно-рекомбинационного механизма, а дифференциальное сопротивление соответствует предельно достижимому для арсенида

индия со временем жизни неосновных носителей заряда 10"* с. Максимум фоточувствительности при 130 К пленарных п*- р переходов приходился на энергию квантов 0,4-7 эВ.

Попытки использовать другие примеси для форггарования фоточувствительных приборов (кроме случая имплантация ионов бериллия в антимонид индия) оказались безуспешными. Это можно объяснить, во-первых, компенсацией акцепторных свойств примеси радиационными дефектами донорного типа, как в случае магния и бериллия в арсениде инидия, и, во-вторых, неконтролируемой диффузией магния в арсениде и антимониде индия и бериллия в арсениде индия и деградацией имплантационных слоев при отжиге.

Анализ результатов, полученных при имплантации и отжиге легированных слоев арсекида и антимонида индия, позволяет утверждать, что фоточувствительный слой формируется только там, где уже в процессе имплантации примесь занимает узловое положение, а отжиг устраняет радиационные- дефекты, не вызывая диффузии примеси.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что при имплантации ионов Ве* и з антимонид 1шдия на концентрационных профилях распределения примеси возникают дополнительные максимумы. Показано,'что проявление этих особенностей в пространственном распределении имплантированных примесей связано с аномальным радиационным разупорядочзнием облучаемого припове^остного слоя полупроводника.

2. Установлено, что отжиг образцов антшонида индия, облученных ионами Щ*, при температурах меньше 350 °С вызывает перераспределение примеси только в нарушенном облучением приповерхностном слое. Дальнейшее повышение температуры приводит к диффузии магния в ненарушенную облучением область полупроводника. Определены параметры диффузии магния в антимонде индия - энергия активации АЕ = 0,58 эВ и предэкспоненциальный множитель = 1,1x10""° см2/с.

3. Показано, что при отжиге образцов антимонида индия, облученных ионами Ве", при температурах до 450 °С и образцов арсенида индия, облученных ионами Б*, при температурах до 550 "С не происходит перераспределения примесей. Предполагается, что

термическая стабильность в ■ пространственном положении атомов примеси обусловлена их локализаций в узлах кристаллической решетки полупроводника (в узлах подрешетки индия для бериллия в антимониде индия и узлах подрешеки мышьяка для для серы в арсенида индия) с образованием стабильных дефектно-примесных. комплексов непосредственно в процессе имплантации ионов.

4. Уточнено, что отжиг образцов арсенида индия, облученных ионами Mg*, при температурах больше 400 °С приводит к перераспределению имплантированной примеси, характеризующемуся образованием приповерхностного максимума и образованием "хвостов" распределения на уровне концентраций 10" см~э - 10*в см"3. Сопоставление экспериментальных примесных профилей распределения с рассчитанйми на основе имевшихся в литературе значений коэффициентов диффузии магния в арсениде индия показывают сильное расхождение (более, чем в 100 раз) в глубине проникновения примеси по сравнению с ожидаемым значением. Выявлено, что диффузия магния в арсениде индия в районе "хвостов" распределения примесей происходит по двум потокам. Соответствующие параметры диффузии составляли ЛЕ4 = 0,13 эВ, D01 = 10"* см*/с и ЛЕ2 = 0,18 эВ, D02

4x10"5 cmVc.

5. Показано, что магний в арсениде индия при постимплантационном отжиге скапливается в областях, содержащих структурные нарушения (дислокации, радиационные дефекты, поверхность). Предполагается, что в этих областях магний связывается в дефектно-примесные комплексы и не проявляет акцепторных свойств, что наряду с электрической активностью радиационных дефектов объясняет безуспешность попыток создания р-областей в арсениде индия методом ионного легирования магния.

6. Установлено, что при отжиге образцов арсенида индия, облученных ионами Be*, заметное перераспределение бериллия наблюдается при температурах выше 400 °С к поверхности и в объем полупроводника. При повышении температуры отжига до 750 -800 "С наблюдается процесс восходящей диффузии: максимум на примесных профилях вблизи области, прилегающей к среднему проецированному пробегу, восстанавливается, причем концентрация бериллия в этой области растет с повышением температуры. Накопление примеси в этой области связано с формированием

геттерируицего слоя, возникащего за счет перестройки запасенных при облучении дефектов. Возникновение геттерируицего слоя подтверждено данными электронной микроскопии, выявившей дефектную область в районе Rp при исследовании поперечных срезов отжигавшихся образцов.

7. На основе анализа электрофизических параметров слоев с проводимостью n-типа, созданных имплантацией в арсенид индия ионов S* и близких к ним по массе ионов Ar*, разработаны основы технологии, позволившие получить коэффициент активации серы в арсениде индия, достигающий ЗОЙ.

8. Анализ электрофизических параметров пленарных п*-р переходов, созданных на арсениде индия легированием ионами S", показал, что при малых смещениях ток через n-р переход описывается в рамках генерационно-рекомбинационного механизма, а дифференциальное сопротивление - важнейший параметр фоточувствительного диода, определяющий его обнаружительную способность, соответствует предельно достижимому для примененного исходного материала со временем жизни неосновных носителей заряда 10"° с. Максимум фоточувствительности при температуре измерения 130 К планарных rf-p переходов приходится на энергию квантов с hv = 0,47 эВ, а длинноволновая граница фоточувствительности расположена при hv = 0,4 эВ, что соответствует краю собственного поглощения арсенида индия.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Герасименко, H.H., Мясников, A.M., Нестеров, A.A., Ободников, В.И., Сафронов, Л.Н., Хрящев, Г.С., Конверсия типа проводимости в слоях p-InAs, облученных ионами аргона, ФТП, Т.22, N4, 1988, CC.753-755.

2. Герасименко, H.H., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Плотников, В.Л., Сафронов, Л.Н., Хрящев, Г.С., Легирование арсенида индия ионам серы, в Кн. "Примеси и дефекты в узкозонных полупроводниках", Материалы 2 Всесоюзного семинара по проблеме "Физика и химия полупроводников", Павлодар, 1989, ч.2, сс.43-47.

3. Geraslmenko, N.N., Myasnikov, A.M., Nesterov, A.A., Obodnlkov, V.l., Safronov, L.N., Khryaehchev, G.S., Conversion of type

conductivity In p-InAs layers Induced by Ar* Ion Implantation, Nuclear Instruments and Methods In Physics Research, B39, 1989, pp.480-482.

4. Герасименко, H.H., Мясников, A.M., Ободников, В.И., СЭфронов, Л.Н., Суртаев, А.Ю., Хрящев, Г.С., Электрофизические свойства п- слоев и п"-р переходов созданных имплантацией ионав аргона и серы в InAs, Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Ионно-лучевая модификация материалов", Каунас, 1989, с.48.

5. Герасименко, Н.Н., Курышев, Г.Л., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Сафронов, Л.Н., Хрящев, Г.С., Электрофизические свойства планарных п -р переходов, созданных легированием арсенида индия ионами серы, ФГП, т.24, N7, 1990, сс.1245-1250.

6. Герасименко, Н.Н., Курышев, Г.Л., Мясников, A.M., Ободников,. В.И., Сафронов, Л.Н., Хрящев, Г.С., Электрофизические свойства планарных п -р переходов, созданных легированием арсенида индия ионами серы, Труды 35 Международного научного коллоквиума, Ilmenau, DDR, 1990, Heft 4, SS.146-149.

7. Герасименко, Н.Н., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Серяпин, В.Г., Исследование распределения магния в InSb методом масс-спектрометрии вторичных ионов, Тезисы докладов VI Всесоюзного семинара "Вторичная ионная и фотонная эмиссия",

Харьков, 1991, сс.157-158.

8. Герасименко, Н.Н., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Серяпин, В.Г., Перераспределение магния в антимониде индия при постимплантационном отжиге, Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Ионно-лучевая модификация полупроводников и других материалов микроэлектроники", Н., 1991, с.82.

9. Герасименко, Н.Н., Гузев, А.А., Курышев, Г.Л., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Хрящев, Г.С., Применение методов ионного легирования для создания р-n переходов на InSb и InAs, Препринт 2, ИФП СО АН СССР, 1991, 38 с.

.10. Gerasljnenko, N.N.-, Kuryshev, G.L., Myasnikov, A.M., Obodnlkov, V.I., Safronov, L.N., Khryashchev, G.S., The electrical properltles oi planar n'-p Junctions in InAs produced by S* ion implantation, Nuclear Instruments and Methods In Physics Research, B58, 1991, pp.187-190.

11. Герасименко, Н.Н., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Сафронов, Л.Н., Перераспределение магния в InSb при постимплантационном отжиге, ФТП, т.26, N9, 1992, сс.1651-1653.

12. Géraslmenko, N.N., Myasnikov, A.M., Obodnlkov, Y.I., Safronov, L.N., Redistribution of magnesium In InAs during postimplantation annealing. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, V.B80/81, 1993, pp.924-926.

13. Geraslmenko, N.N., Kuryshev, G.L., Myasnikov, A.M., Obodnlkov, V.I., Khryashchev, G.S., SIMS investigation of redistribution of implanted impurities in InAs and InSb during postimplantation annealing, Тезисы докладов 11 Международной конференции "Ion Beam Analysis", Balatonfuered, Hungary,

1993, 0-6.12.

14. Герасименко, Н.Н., Гузев, А.А., Курышев, Г.I., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Хрящев, Г.С., Применение методов ионного легирования для создания р-n переходов на InSb и InAs, В кн. "Полупроводники", Сборник научных трудов И® СО РАН, Н., 1993, сс.134-136.

15. Курышев, Г.Л., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Сафронов, Л.Н., Хрящев, Г.С., Перераспределение бериллия в InSb и InAs при внедрении ионов и последующем отжиге, ФТП, т.28, N3, 1994, сс.439-442.

16. Kuryshev, G.L., Myasnikov, A.M., Obodnlkov, V.I., Khryashchev, G.S. Concentration profiles of Be and Mg In InSb and InAs, Тезисы докладов Международной конференции "Ion Implantation Technology", Catania, Italy, 1994, P-2.37.

17. Курышев, Г.Л., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Сафронов, Л.Н., Хрящев, Г.С., Перераспределение бериллия в InSb и InAs при внедрении ионов и последующем отжиге, В кн. "Полупроводники", Сборник научных трудов ИФП СО РАН, Н., 1994, сс.118-121.

18. Герасименко, Н.Н., Мясников, A.M., Ободников, В.И., Сафронов, Л.Н., Перераспределение магния в InAs при постимплантационном отжиге, В кн. "Полупроводники", Сборник научных трудов И® СО РАН, Н., 1994, СС. 141-145.

19. Kuryshev, G.L., Myasnikov, A.M., Obodnlkov, V.I., Khryashchev, G.S. Be and Mg ion implanted in InSb and InAs: Comparison of SIMS

and TRIM proiil.es, Тезисы докладов 6 Европейской конференции "Application of Surface and Interface Analysis", Montreux, Switzerland, 1995, DP-38.

20. Gerasimenko, N.N., Kuryshev, G.L., Myasnikov, A.M., Obodnikov,

V.I., Khryashchev, G.S., SIMS study on redistribution of implanted inpurities in InSb and InAs during post-implantation annealing, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 1996, принята для публикации.

Подписано в печать 18.04.96 Печ.листов

Формат 60x84/16 Тираж 100

Заказ № 66

Отпечатано на ротапринте Института катализа СО РАН, Новосибирск 90.