Физические основы инженерии дефектов в технологии кремниевых силовых высоковольтных и светоизлучающих структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

На правах рукописи

и6Л[

Соболев Николай Алексеевич

Физические основы инженерии дефектов в технологии кремниевых силовых высоковольтных и светоизлучаннцих структур

Специальность:

01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 2009

003470656

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Вывенко Олег Федорович (СПбГУ)

доктор физико-математических наук, профессор Иванов-Омский Владимир Иванович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе)

доктор физико-математических наук, профессор Сидоров Валерий Георгиевич (СПбГПУ)

Ведущая организация: Санкт - Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Защита состоится " 18" июня 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 002.205.02 при ФТИ им. А.Ф. Иоффе по адресу: 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы об автореферате в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета

Автореферат разослан " 12 " мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кремний - основной материал современной полупроводниковой электроники. Технология полупроводниковых приборов базируется во многом на управлении процессами генерации и подавления дефектов.

Для создания нового поколения силовых высоковольтных приборов (СВП) на токи в сотни и тысячи ампер и напряжения 4-10 тысяч вольт потребовалась разработка диффузионной технологии изготовления структур с р-п переходами на основе бездислокационного нейтронно-легированного кремния большого диаметра (до 84 мм), в которых вместо дислокаций доминирующим типом структурных дефектов выступают собственные точечные дефекты (СТД) и их комплексы. Поведение СТД при характерных для СВП температурах и временах не было изучено; и к началу выполнения работы роль СТД в формировании электрически активных центров, ухудшающих параметры СВП, подвергалась сомнениям.

В начале 90-х годов начала активно создаваться кремниевая оптоэлектроника. Из-за того, что кремний является не прямозонным полупроводником, высказывались сомнения о возможности создания интенсивных источников излучения на основе монокристаллического кремния. Демонстрация в 1991г. фотолюминесценции редкоземельных ионов Ег3+ в кремнии при комнатной температуре [1] показала перспективность развития работ в этом направлении. К началу выполнения работы не были изучены пути повышения интенсивности люминесценции ионов эрбия и эффективности ее возбуждения. В связи с этим было важно изучить процессы образования структурных дефектов, электрически активных и люминесцентных центров при легировании кремния примесью эрбия.

Таким образом, возникла необходимость в развитии физических основ инженерии дефектов в технологии кремниевых СВП и светодиодов. При этом необходимо было развить методики, позволяющие контролировать неравновесные СТД и их поведение на разных стадиях технологического процесса, и провести комплексные исследования, учитывающие взаимосвязь условий изготовления, структурных, оптических и электрофизических свойств в силовых высоковольтных и светоизлучающих структурах и позволяющие контролировать процессы образования и подавления неравновесных СТД и всей системы дефектов, формирующихся на разных стадиях процесса.

Цель диссертационной работы - развитие физических основ инженерии дефектов в технологии кремниевых силовых высоковольтных и светоизлучающих структур, позволяющей изготавливать приборы с высокими параметрами. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

- изучить процессы генерации неравновесных СТД при термических отжигах и диффузии легирующих примесей в режимах, характерных для технологии СВП;

- развить комплекс методов, позволяющих контролировать процессы генерации и подавления неравновесных СТД;

- исследовать электрически активные центры в кремнии, сформированные при термообработках с участием СТД;

- развить методы управления поведением дефектов, образующихся в кремнии при термообработке с участием СТД, и разработать технологию структур СВП;

- идентифицировать систему дефектов, образующихся при формировании слоев кремния, имплантированных ионами редкоземельных элементов, и выяснить возможность использования этих дефектов для улучшения люминесцентных свойств светодиодов;

- исследовать электролюминесценцию ионов Ег3+ и Но3+ в имплантационных 8г.(Ег,0) и 8г.(Но,0) структурах, приготовленных методом твердофазной эпитаксии;

- развить технологию светодиодов с люминесценцией ионов Ег3+ и Но3+ и дислокационной люминесценцией и исследовать их свойства.

Научная новизна работы заключается в том, что развит единый подход к изучению физики процессов образования дефектов в технологии кремниевых силовых и светоизлучающих структур; обнаружен и исследован широкий класс новых явлений, происходящих в кремнии с участием собственных дефектов при термическом и радиационном воздействиях; развиты новые экспериментальные методы управления процессами дефектообразования при формировании высококачественного нейтронно-легированного кремния, структур с высоковольтными р-п переходами большой площади и светодиодных структур на основе кремния, имплантированного редкоземельными элементами; предложены методы дифракции у-излучения (для исследования структурных дефектов) и микроплазменной спектроскопии (для определения параметров центров с глубокими уровнями, ответственных за появление микроплазм в р-п переходах); выявлена

существенная роль собственных точечных дефектов решетки кремния в формировании структурных дефектов и электрически и оптически активных центров в процессе термического отжига; определены параметры электрически активных центров, сформированных с участием собственных дефектов, определяющих свойства силовых структур; впервые наблюдалась люминесценция редкоземельного элемента гольмия в полупроводниках. Практическая ценность работы заключается в том, что выявлены основные технологические параметры, управляющие процессами дефектообразования при изготовлении приборных структур, и основные электрически и оптически активные центры, определяющие свойства этих структур.

Разработаны процессы термообработки кремния в хлорсодержащей атмосфере, которые способствовали началу производства нового поколения отечественных диодов и тиристоров на напряжения свыше 4 кВ и токи свыше 1000 А.

Создание и исследование структур кремния, легированных редкоземельными элементами, вместе с работами других авторов стимулировало развитие работ по созданию кремниевой оптоэлектроники.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых структур полупроводниковой электроники и при исследованиях физических процессов в научно-исследовательских организациях как в нашей стране, так и за рубежом.

Результаты разработки воспроизводимого получения кремниевых структур с заданными структурными, электрическими и оптическими свойствами заложили научные основы управления процессами дефектообразования при термообработке в технологии кремниевых силовых высоковольтных и светоизлучающих приборов. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Контроль пересыщения кремния собственными точечными дефектами при высокотемпературной обработке путем выбора атмосферы позволяет управлять типом и концентрацией образующихся центров с глубокими уровнями.

2. Образование неравновесных собственных точечных дефектов приводит к увеличению концентрации электрически активных атомов алюминия в приповерхностной области пластины кремния и уменьшению скорости диффузии алюминия в инертной атмосфере по сравнению с диффузией в окислительной атмосфере. Концентрационные профили алюминия в

условиях пересыщения кремния собственными точечными дефектами описываются в рамках механизмов вытеснения и вакансионного.

3. Направленное и контролируемое введение собственных точечных дефектов путем использования разного состава атмосферы термообработки позволяет управлять дефектной структурой и электрофизическими параметрами нейтронно-легированного кремния и структур с р-п переходами. Проведение диффузии легирующих примесей и окисления в хлорсодержащей атмосфере позволяет изготавливать силовые высоковольтные приборы с требуемыми значениями пробивного напряжения и времени жизни неосновных носителей заряда.

4. Система дефектов, образующихся при изготовлении структур кремниевых светодиодов методом твердофазной эпитаксии на подложках с (111) ориентацией, обеспечивает эффективную электролюминесценцию редкоземельных ионов Ег3+ и Но3+ в режиме пробоя р-п перехода.

5. Температурное возгорание интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ и Но3+ в режиме пробоя р-п переходов в (lll)Si:(Er,0) и (lll)Si:(Ho,0) светодиодах обусловлено перезарядкой центров с глубокими уровнями.

6. Пересыщение кремния собственными межузельными атомами в процессе термического отжига имплантированных слоев кремния в окислительной атмосфере приводит к появлению рекомбинационного излучения, связанного с образовавшимися протяженными дефектами межузельного типа. Апробация результатов работы. Результаты исследований, вошедших в диссертацию, докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода, силовых полупроводниковых приборов и преобразователей на их основе (Ташкент, 1979), международной конференции по проблемам силовой преобразовательной техники и автоматизированного электропривода (Пояна-Брашов, СРР, 1982), Всесоюзной конференции "Перспективы развития технологического оборудования, новых материалов и технологических процессов для повышения эффективности производства полупроводниковых приборов силовой электроники" (Белая Церковь, 1985), Всесоюзной научно-технической конференции "Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной и сильноточной техники" (Москва, 1986), международной конференции «Геттерирование и инженерия дефектов в технологии полупроводников», GADEST (Garzau, GDR, 1987, 1989, Chossewitz, Germany, 1991, Spi, Belgium, 1997, приглашенный доклад, Höör, Sweden, 1999, Catania, Italy, 2001, Erice, Italy,

2007, приглашенный доклад), международной конференции по дефектам в полупроводниках, ICDS (Budapest, Hungary, 1988, Sendai, Japan, 1995, Aveiro, Portugal, 1997, Giessen, Germany, 2001, приглашенный доклад, Albuquerque, NM, USA, 2007, приглашенный доклад), Отраслевом научно-техническом семинаре "Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества" (г.Саранск, 1989), V Всесоюзном совещании по материаловедению и физико-химическим основам получения монокристаллического кремния (Москва, 1990, пленарный доклад), конференции по изучению дефектов в полупроводниках с помощью позитронов, PSSD (Halle, Germany, 1994), Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных монокристаллов кремния, «Кремний-96» (Москва, 1996), конференции материаловедческого общества, MRS (San Francisco, California, USA, 1996, приглашенный доклад, Boston, Massachusetts, USA, 1996, 1997), конференции по фотонике международного общества инженеров по оптике, SPIE (San Jose, California, USA, 1997), конференции Европейского материаловедческого общества, E-MRS (Strasbourg, France, 1998, 2000), Всероссийском совещании «Наноструктуры на основе кремния и германия» (Н.Новгород, 1998), Гордоновской исследовательской конференции «Неравновесные процессы в материалах» (Plymouth, New Hampshire, USA, 1999), Всероссийском совещании «Нанофотоника» (Н.Новгород, 1999, 2000, 2001), II Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния, «Кремний - 2000» (Москва, 2000), Российской конференции по физике полупроводников (Н.Новгород, 2001, Екатеринбург, 2007), Межнациональном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, Украина, 2001, 2003, 2004, 2007, 2008), Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе (Москва, 2003), международной конференции «Протяженные дефекты в полупроводниках», EDS (Bologna, Italy, 2002, Chernogolovka, Russia, 2004, Poitiers, France, 2008), Российском совещании по росту кристаллов и пленок кремния и исследованию их физических свойств и структурного совершенства «Кремний-2006» (Красноярск, 2006), Всероссийской конференции "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Н.Новгород, 2006, Казань, 2008, приглашенный доклад), международном симпозиуме "Нанофизика и наноэлектроника"

(Н.Новгород, 2007, 2008), Российской конференции с международным участием по физике, материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе, «Кремний-2007» (Москва, 2007), международном семинаре по определению микроструктуры полупроводников с помощью пучка лучей, BIAMS (Toledo, Spain, 2008), международной конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «Кремний-2008» (г.Черноголовка, 2008, приглашенный доклад). Результаты работы докладывались и обсуждались на заседании Президиума АН СССР (Москва, 1982), секции "Материаловедение полупроводников" научного совета АН СССР "Физика и химия полупроводников" (Одесса, 1988), секции "Физика силовых полупроводниковых приборов" научного совета АН СССР "Научные основы электрофизики и электроэнергетики" (Саранск, 1989), а также на научных семинарах ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Физического института им. П.Н. Лебедева, Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов (Черноголовка), Научного центра волоконной оптики (Москва), Физико-технологического института (Москва), ГУП "ОРИОН" (Москва), Massachusetts Institute of Technology (США), Lehigh University (Bethlehem, PA, США), North Western University (Chicago, США), North Caroline State University (США), University of Milano-Bicocco (Milan, Италия), University of Catania (Италия), Aix-Marseille III University (Марсель, Франция), Institute for Semiconductor Physics (Frankfurt/Oder, Germany), Институте Физики (Прага, Чехия), Zhejiang University Hangzhou, КНР). Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в двух монографиях, 43 статьях (включая 1 обзорную) и 2 авторских свидетельствах СССР на изобретения, список которых приведен в Заключении. По результатам диссертации сделано более 50 докладов на отечественных и международных конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 6 глав, введения, заключения, содержащего основные результаты и список основных работ автора по теме диссертации, и списка цитируемой литературы. Общий объем 264 страницы, включая 123 рисунка и 9 таблиц. Список литературы содержит 347 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи работы, выносимые на защиту положения, научная новизна и практическая ценность работы, приведены сведения об апробации работы и публикациях автора.

Первая часть диссертации содержит результаты исследований по развитию инженерии собственных точечных дефектов в технологии силовых высоковольтных приборов. Инженерия собственных точечных дефектов -направление научных исследований, которое начало формироваться в 70-е годы. В его основе лежат представления об участии неравновесных СТД в формировании структурных дефектов, электрически активных центров и диффузии примесных атомов.

Трудности в изучении процессов генерации и рекомбинации СТД при термообработке связаны с двумя обстоятельствами. Во-первых, вакансии и собственные межузельные атомы кремния (СМА) не могут наблюдаться в виде свободных единичных дефектов после высокотемпературных термообработок кремния, а об их существовании приходится судить, исходя из косвенных данных о структурных дефектах, электрически активных центрах и диффузии легирующих примесей. Во-вторых, низкая концентрация образующихся дефектов не позволяет для определения их природы использовать такие методы как электронный парамагнитный резонанс, оптическое поглощение и т.д.

Имеются публикации (см. например [2-4]), в которых обобщены результаты исследований влияния СТД на процессы образования окислительных дефектов упаковки и диффузии легирующих примесей в технологии микроэлектронных приборов. Разработанные для микроэлектроники методы генерирования и пассивации дефектов не могут быть перенесены в технологию силовых высоковольтных приборов без дополнительных исследований. Во многом это связано с тем, что объемы рабочей области силовых высоковольтных приборов на порядки величины превышают таковые для микроэлектронных приборов. При этом рабочая область высоковольтного прибора находится на достаточно большой глубине от поверхности пластины (~100 мкм). Необходимость формирования глубоко залегающих р-п переходов требует проведения длительных процессов (~ 1040 час.) и более высоких температур (~ 1250°С). Кроме того, параметры кремния, используемого при изготовлении высоковольтных приборов, очень

сильно отличаются от параметров кремния, используемого в микроэлектронике. При изготовлении высоковольтных приборов используется высокочистый бездислокационный кремний п-типа проводимости, выращенный методом бестигельной зонной плавки, с концентрациями легирующей примеси фосфора и примеси кислорода примерно на два порядка ниже, чем в кремнии, выращенном методом Чохральского и используемом в микроэлектронике.

В первой главе приведены результаты наших исследований по влиянию неравновесных СТД на образование структурных дефектов при термических отжигах и диффузию легирующих примесей. Первый раздел содержит обзор литературы по микродефектам, образование которых обусловлено неравновесными СТД, образующимися при выращивании бездислокационного кремния и последующей термообработке, и диффузии легирующих примесей в кремнии. При исследовании роли СТД в технологии микроэлектронных приборов было установлено, что управлять типом и концентрацией образующихся СТД можно за счет выбора состава газовой среды, в которой проводится термообработка [4]. Термообработка в окислительной атмосфере приводит к генерации собственных межузельных атомов, термообработка в инертной атмосфере и вакууме сопровождается пересыщением кремния вакансиями, а при термообработке в хлорсодержащей атмосфере (ХСА) образуются оба типа СТД. ХСА представляет собой поток кислорода, насыщенный парами хлорсодержащих соединений. В результате окисления поверхности кремния в приповерхностной области генерируются избыточные СМА. Введение атомов хлора в атмосферу термообработки сопровождается генерирацией избыточных вакансий. Таким образом, имеют место два конкурирующих процесса генерации СМА и вакансий. Аннигиляция дефектов-антиподов (вакансий и СМА) может приводить к уменьшению концентрации СТД. Изменяя условия отжига (концентрацию хлорсодержащего компонента, время, температуру и т.д.), возможно управлять концентрацией СТД. При исследовании диффузии основных легирующих примесей 111А и УА групп таблицы Менделеева (В, Р и Ав) в технологии микроэлектронных приборов было установлено, что они диффундируют по смешанному вакансионно-межузельному непрямому механизму [4, 5], а относительные доли диффузии примеси посредством вакансий и СМА зависят от типа примеси и условий проведения процесса. Так примеси В и Р диффундируют преимущественно по межузельному механизму, а Ая ■ по вакансионному механизму. Это

означает, что диффузия В и Р в условиях пересыщения кремния СМА ускоряется, а Ав - замедляется. Поскольку эти эффекты наблюдались при диффузии в окислительной атмосфере, они получили названия диффузии, ускоренной и замедленной окислением, соответственно. На основании анализа литературных данных были выбраны объекты исследований: микродефекты межузелыюго типа со свирлевым распределением и их поведение в процессе термообработки толстых пластин бездислокационного кремния в разной газовой атмосфере и широком диапазоне температур и длительности, а также диффузия примеси алюминия в кремнии в условиях, характерных для технологии СВП.

В разделе 1.2 исследовалось влияние СТД на поведение микродефектов межузелыюго типа со свирлевым распределением при отжиге толстых (1-5 мм) пластин бездислокационного кремния. Согласно данным, полученным методом селективного химического травления, отжиг в ХСА при 1100-1250°С в течение 20-40 часов приводил к уменьшению концентрации микродефектов в 5-250 раз. При этом на части образцов наблюдалось уменьшение размеров ямок травления в 2-3 раза. Плотность микродефектов уменьшалась с увеличением температуры и времени отжига. В большинстве исследованных кристаллов микрокартина свирлевого распределения микродефектов исчезала после отжига в ХСА при 1250°С в течение 40 час. Подавление микродефектов при термообработке в ХСА связано с их распадом на точечные дефекты и геттерировании, во-первых, СМА за счет аннигиляции их с вакансиями, которые образуются около границы раздела кремний - двуокись кремния благодаря присутствию хлора в пленке окисла; во-вторых, быстродиффундирующих металлических примесей за счет образования летучих хлорсодержащих соединений металлов или электрически неактивных комплексов в слое двуокиси кремния. Термообработка на воздухе кремниевых пластин сопровождается ростом размеров микродефектов и расширением свирлевых полос, концентрация микродефектов сохраняется или незначительно увеличивается. Это связано с тем обстоятельством, что сформировавшиеся в процессе роста кристалла микродефекты при термообработке выступают в качестве стока для образующихся неравновесных СМА и проникающих из окружающей атмосферы и с поверхности пластин примесных точечных дефектов.

Пластины кремния, содержащие микродефекты межузелыюго типа со свирлевым распределением, также исследовались методом дифракции монохроматического гамма(у)- излучения (длина волны X = 0.003 им, ДАЛ. <

10"6). Из-за высокой проникающей способности у-излучения (коэффициент поглощения в кремнии 0.202 см"1) и малости углов Брэгга (например, 16' для рефлекса (111) в кремнии) образцы исследовались в геометрии на прохождение путем со-сканирования. При этом мы получали информацию о степени искаженное™ кристаллической решетки по всей толщине образца в направлении падения у-пучка, и практически не было ограничений в размерах исследуемых кристаллов. На рис. 1 приведены результаты измерений на кристалле до и после термообработки в ХСА.

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 "40 0 40

х, mm (о,sec of arc

Рис. 1. Распределение интегрального коэффициента отражения по толщине слитка (а) и кривые качания (Ь, с) для отражения (111) в n-Si. (а,1) и (Ь) - перед отжигом, (а, 2) и (с) - после отжига.

Интегральный коэффициент отражения для рефлекса (111) уменьшился почти на два порядка и стал близким по величине к своему динамическому пределу, и полуширина кривой качания также стала существенно меньше, чем в исходном образце. Это свидетельствует о снижении уровня локальных напряжений в объеме кристаллов, связанных с уменьшением концентрации микродефектов. Приведенные результаты представляют практический интерес, поскольку отжиг в ХСА позволяет улучшить структурное совершенство материала, а измерение дифракции высокоэнергетического у-излучения открывает новые возможности для неразрушающего исследования больших монокристаллов с неоднородным распределением микродефектов.

Результаты исследования влияния СТД на поведение структурных дефектов при отжиге толстых пластин кремния, облученных тепловыми нейтронами с используемой для получения нейтронно-легированного кремния дозой ~ 1017 см"2, приведены в разделе 1.3. С помощью методов рентгеновской топографии по Лангу с предварительным декорированием образцов золотом и просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ) было

установлено, что отжиг не содержащих микродефектов до облучения кристаллов при 850°С в окислительной атмосфере в условиях пересыщения СМА сопровождается появлением микродефектов межузелыюго типа со свирлевым распределением, тогда как отжиг в ХСА не приводит к образованию микродефектов. С помощью ТЕМ было установлено, что дефекты представляют собой дислокационные петли с вектором Бюргерса а/2(110) (так называемые А-дефекты), с концентрацией ~ 105 см"2 и размерами 0.45-1.1 мкм.

Исследование облученных нейтронами кристаллов после отжига при 1050°С в ХСА методом дифракции у-излучения выявило появление диффузного рассеяния в приповерхностной области (рис. 2). В приповерхностном слое толщиной 0.3 мм наблюдается большее увеличение интенсивности диффузного рассеяния со стороны углов, меньших угла Брэгга, что связано с возникновением структурных дефектов, вызывающих

напряжения растяжения. На глубине от 0.4 до 1.1 мм наблюдалась противоположная картина: большее увеличение

интенсивности диффузного рассеяния со стороны углов, больших, чем Брэгговский, что указывает на возникновение напряжений сжатия. Анализ результатов показал, что имеет место угловая зависимость

интегральной диффузной интенсивности, типичная для асимптотической

области рассеяния от дефектов кулоновского типа (так называемое Стокс-Вильсоновское рассеяние), а в кристалле наблюдаются дефекты вакансионного (ближе к поверхности) и межузелыюго типа. Появление асимметричного диффузного рассеяния рентгеновского МоКа-излучения наблюдалось в этом же

МО3 г-103

Рис. 2. Распределения вдоль оси кристалла разности коэффициента отражения интенсивности диффузного рассеяния у-излучения и гауссиана, амплитуда и полуширина которого равны экспериментальным значениям кривой качания в каждой точке, со - угол поворота образца при пошаговом сканировании, х -расстояние от поверхности образца.

кристалле, подтвердив образование дефектов вакансионного типа в приповерхностной области кристалла после отжига в хлорсодержащей атмосфере. Таким образом, использование ХСА позволяет предотвратить пересыщение кремния СМА в процессе пострадиационного отжига. Обнаружено диффузное рассеяние у-лучей, связанное с образованием структурных дефектов, сформированных с участием СТД. Впервые прямыми методами (диффузного рассеяния у- и рентгеновских лучей) наблюдалось образование вакансионных дефектов при отжиге кремния в ХСА.

Алюминий является наиболее быстро диффундирующей примесью УА группы в кремнии, и поэтому он используется как основной легирующий элемент для получения глубоких р-п переходов. Считалось, что примесь А1 в кремнии диффундирует по смешанному вакансионно-межузельному непрямому механизму, при этом доля непрямого межузелыгого механизма составляла более 0.85 [5]. В разделе 1.4 приводятся результаты исследований по влиянию СТД на диффузию А1 в кремнии при 1250°С, типичной для изготовления силовых высоковольтных приборов. Оказалось (см. рис. 3), что

диффузия А1 в инертной атмосфере (в условиях пересыщения кремния вакансиями) увеличивает концентрацию электрически активных атомов А1 в

приповерхностной области и уменьшает скорость диффузии алюминия по сравнению с диффузией в окислительной атмосфере (в условиях пересыщения кремния СМА). Расчеты показали, что в рамках вакансионно-межузельного непрямого механизма может быть описана диффузия А1 только в окислительной среде. Установлено, что концентрационные профили примеси А1 при диффузии в обеих атмосферах описываются моделью диффузии по механизму вытеснения с участием небольшой доли вакансионного механизма. Эта модель описывается следующей системой уравнений для атомов примеси в межузлиях и узлах, СМА и вакансий:

X, ЦГТ1

Рис. З.Экспериментальные и расчетные концентрационные профили примеси А1 при диффузии в азоте и кислороде при 1250°С в течение 16 час.

дС, „ дгС,

81

- = О,—±+к,-С,-С,-к2-С,

0) (2)

^=о, - *0 (с, • с, - с;. с;)- . с, • с, + *2 ■ с,' - л, (с, - с;)

<■' & (3)

5/ йхI ' ас 1 ' ■ ' 2 '

.сг -с;-с;.)-^(сг -с;,)

от &

ас,, „ е'с^

-А„(С , - С ,, - С , -С,. ;-А>(С (/ - С,, I

(4)

где С;, С4 - концентрации межузельных и узельных атомов А1, Д и Д -коэффициенты диффузии межузельных и узельных атомов примеси А1; к; я ку- скорости рекомбинации избыточных СМА и вакансий на объёмных дефектах-стоках, к ¡у = ЬпкО^уН, где У? - радиус захвата, ТУ - плотность

объемных стоков. Диффузия примеси по механизму вытеснения происходит при посредстве СМА, которые вытесняют атомы примеси из узлов, в которых они неподвижны, в междоузлия, в которых они подвижны, в соответствии с квазихимической реакцией вытеснения [5]:

Л15+1 ^• А1, , где к1 и к2 - константы скоростей прямой и обратной реакций.

¿2

Константа скорости обратной реакции А^ может быть выражена через константу скорости прямой реакции к/, термодинамически равновесную концентрацию СМА (С/*) и отношение равновесных узелыюй (С,*) и междоузелыюй (С,*) концентраций А1, к2 = к\С*5с]IС*. Модель диффузии А1 по механизму вытеснения с участием небольшой доли вакансионного механизма позволяет получить достаточно хорошее согласие расчёта с экспериментальными профилями (рис. 3).

Вторая глава посвящена исследованию электрически активных центров, сформированных с участием СТД в процессе термообработки облученных нейтронами пластин кремния и структур с р-п переходами. Обзор литературы показал, что, если в микроэлектронике сложились представления о важной роли неравновесных СТД в процессах формирования электрически активных центров, определяющих параметры изготавливаемых приборов, то в силовой электронике как в нашей стране, так и за рубежом доминировала точка зрения, что в образовании электрически активных центров определяющую роль играют примеси быстродиффундирующих металлических примесей, а ролью СТД пренебрегалось. В разделе 2.2 исследовано влияние неравновесных СТД на

образование электрически активных центров в нейтронно-легированном кремнии. Для введения неравновесных СТД отжиги проводились в разных атмосферах. Было установлено, что атмосфера отжига не влияет на удельное сопротивление нейтронно-легированного кремния по крайней мере в пределах разброса ±5%, но обусловливает существенное различие значений времени жизни неосновных носителей заряда и микроструктуры, что связано с проникновением из внешней среды примесных атомов и образованием неравновесных СТД, способствующих возникновению генерационно-рекомбинационных центров и декорирующих скрытые ростовые микродефекты. Наибольшими значениями времени жизни неосновных носителей заряда и структурным совершенством обладают монокристаллы, отожженные в ХСА.

Влияние СТД на образование центров с глубокими уровнями (ЦГУ) исследовано в разделе 2.3. В § 2.3.1 выявлены ЦГУ, появление которых

обусловлено образованием неравновесных СТД в кремнии п-типа

проводимости в процессе высокотемпературной (выше 1000°С)

термообработки. Типичные спектры ЦГУ приведены на рис. 4. Эти центры характеризуются следующими температурными зависимостями скорости термической эмиссии электронов с них в зону проводимости:

при пересыщении кремния собственными межузельными атомами е, = 1.6х10"15ЬТ2ехр(-0.535/кТ), (5)

е4= 1.9х10"17ЬТ2ехр(-0.277/кТ), (6)

при пересыщении кремния вакансиями

е3= 1.2x10"|4ЬТ2ехр(-0.455/кТ), (7)

е5 = 4.0х10"|бЬТ2ехр(-0.266/кТ), (8)

е7= 1.1x10"' 5ЬТ2ехр(-0.192/кТ), (9)

где Ь = 6.6x1021 см"2с"'К"2, Т - температура, к - постоянная Больцмана, е измеряется в с"1, Т - в К, к - в эВК"1.

т,к

Рис. 4. БЬТв - спектры образцов после диффузии А1 в атмосфере аргона (А) и кислорода (В).

Эти формулы получены в предположении, что сечение захвата носителя на ЦГУ (о) не зависит от температуры. В таком случае температурная зависимость скорости эмиссии носителей заряда с ЦГУ в разрешенную зону определяется соотношением:

е = оЬТ2ехр(-Е/кТ), (10)

где Е - энергия ионизации ЦГУ. Параметры центров определялись методами емкостной спектроскопии. Скорость термической эмиссии измерялась в диапазоне пяти порядков. Эти центры доминируют в спектрах термообработанных (после диффузии алюминия или отжига) образцов в окислительной и нейтральной атмосферах. Последующий отжиг образцов, содержащих вышеуказанные ЦГУ межузельного типа в инертной атмосфере, приводит к образованию доминирующих вышеуказанных центров вакансионного типа. И, наоборот, после отжига образцов с ЦГУ вакансионного типа в окислительной атмосфере доминируют центры межузельного типа. Также оказалось, что в образцах, в которых по данным диффузного рассеяния у-излучения доминировали дефекты межузельного или вакансионного типа, доминировали соответствующие ЦГУ. Определение ЦГУ, в образовании которых определяющую роль играют СТД, предоставляет новые возможности для исследования процессов пересыщения кремния СТД при технологических воздействиях с помощью методов емкостной спектроскопии, которые характеризуются наибольшей чувствительностью среди других методов изучения электрически активных дефектов. В работе [6] высказывалось предположение, что образование центров Е1 и Е4 при термообработке связано с образованием решеточных дефектов (возможно, вакансий). Напротив, в [7] утверждалось, что их образование обусловлено быстродиффундирующими примесями, а в [8] - что они принадлежат двухзарядному донорному центру примеси серы. Чтобы проверить эти утверждения, в § 2.3.2 исследовано влияние гидростатического давления на параметры ЦГУ, чтобы отличить ЦГУ с одинаковыми температурными зависимостями скорости термической эмиссии электронов с уровня в зону проводимости. Определены коэффициенты гидростатического давления ЦГУ: у,(291 К) = -13.9, у4(190 К) = -10.2, у5(168 К) = 0.84, у7(105 К) = 0.41 мэВ/ГПа. Влияние гидростатического давления на параметры уровней Е1 и Е4 исследовалось при разных температурах. В отличие от данных для уровня золота [9] экспериментальные значения у для уровня Е1 почти в два раза меньше и практически не зависят от температуры (см. рис. 5), т. е. Е1 не является уровнем золота. Значения коэффициентов гидростатического

давления, определенные в работе [10] для примесных уровней серы, более чем в полтора раза превышали измеренные нами значения коэффициента для уровней Е1 и Е4, т.е. уровни Е1 и Е4 не являются уровнями серы. В § 2.3.3 исследовано влияние перезарядки ЦГУ в области объемного заряда канала микроплазмы на температурные зависимости напряжения пробоя и напряжения полного включения микроплазм в структурах с р-п переходами. Разработан метод, основанный на измерении температурной зависимости времени появления первого микроплазменного импульса после приложения обратного напряжения заданной величины и позволяющий определить температурную зависимость скорости эмиссии носителей заряда с ЦГУ и соотношение сечений захвата электронов и дырок на находящиеся в канале микроплазмы ЦГУ. Метод был нами назван методом микроплазменной спектроскопии ЦГУ.

Влияние образующихся при термообработке неравновесных СТД на образование электрически активных центров, контролирующих время жизни неосновных носителей заряда, обратный ток и появление микроплазм в структурах с р-п переходами исследовано в разделе 2.4. Показано, что, контролируя тип и концентрацию вводимых неравновесных СТД путем изменения атмосферы, температуры и длительности термообработки, можно управлять образованием электрически активных центров. Определено, что в случае образования ЦГУ межузельного типа, обратный ток контролируется центром Е1. С помощью метода микроплазменной спектроскопии ЦГУ установлено, что при неоднородном распределении центры Е1, Е4 и Е5 приводят к появлению микроплазм.

В третьей главе представлены результаты исследований эффективности термообработки в ХСА для управления поведением дефектов в технологии нейтронно-легированного кремния и структур силовых высоковольтных приборов.

Рис. 5. Температурная зависимость коэффициентов гидростатического давления для ЦГУ Е1 и уровня Аи в

В разделе 3.1 приведены результаты исследований по применению разработанного нами совместно с сотрудниками филиала НИФХИ им. Л.Я. Карпова (г. Обнинск) процесса пострадиационного отжига в ХСА для изготовления нейтронно-легированного кремния. В условиях опытно-промышленного производства было установлено, что время жизни неосновных носителей заряда после отжига в ХСА определяется временем жизни в исходных монокристаллах, тогда как в случае традиционно используемых отжигов на воздухе или в вакууме, оно практически не зависит от исходных значений. Была показана возможность восстановления с помощью термообработки в ХСА времени жизни в кристаллах, отожженных на воздухе или в вакууме и не удовлетворяющих техническим условиям. Достигнутый в настоящее время уровень технологии, использующий отжиг в ХСА, обеспечивает производство нейтронно-легированного кремния с параметрами, необходимыми для изготовления СВП.

В разделе 3.2 исследована эффективность генерирования дефектов при термообработке в ХСА в технологии СВП. После отжига кремниевых пластин на воздухе, традиционно использующегося в промышленной технологии, при 1250°С в течение 10-40 час. методом рентгеновской дифракционной топографии было выявлено образование структурных дефектов с размерами дифракционного изображения 10-40 мкм и плотностью ~ 104 см"3 , сформированных из СМ А и примесных атомов. После отжига в ХСА эти дефекты не образовывались. Установлено, что эффективность восстановления времени жизни неосновных носителей заряда (т) в п-базе р-п-р структур, изготовленных на воздухе, при отжиге в ХСА возрастает с увеличением времени и температуры и зависит от концентрации хлорсодержащего компонента в газовой среде. При увеличении времени термообработки в ХСА т возрастает, причем при больших временах термообработки рост т замедляется, то есть система приходит к равновесному состоянию. Зависимости т, нормированные на исходные значения т0 перед геттерированием, от концентрации хлорсодержащего компонента имеют максимумы при различных концентрациях хлорсодержащего компонента, зависящих от температуры и исходных значений времени жизни (рис. 6). Была продемонстрирована эффективность геттерирования центров, вызывающих появление низковольтных микроплазм: после отжига в ХСА местоположение первой микроплазмы в структурах с р-п переходами изменялось и напряжение ее пробоя возрастало.

Рис. 6. Зависимость времени жизни неосновных носителей заряда от концентрации четыреххлористого углерода при термообработке в ХСА в течеиие 4 часов: 1 - Т = 1250°С, то = 60 мкс; 2 - Т = 1000°С, т0 = 20 мкс; 3 - Т

= тО°Г. Тп= 70 мкс.

В разделе 3.3 приведены результаты по разработке и применению процессов

диффузии акцепторных примесей и

высокотемпературного окисления в ХСА при структур снижения центров, за

изготовлении СВП. Помимо концентрации ответственных пониженные значения т, увеличение обратного тока и появление микроплазм, был разработан способ регулирования т в п-базе тиристорных структур на последней высокотемпературной операции, разгонки фосфора, путем изменения параметров процесса окисления в ХСА (концентрации хлорсодержащего компонента, температуры и времени термообработки). Это намного упростило технологию изготовления тиристорных структур, исключив дополнительную операцию диффузии золота для снижения т или длительного низкотемпературного отжига для восстановления т. В условиях опытно-промышленного производства была разработана технология и изготовлены структуры лавинных диодов на напряжение пробоя 3-6 кВ и рабочий ток 1250 А. При этом для структур с площадью выпрямительного элемента 23 см2 уже при плотности обратного тока 1 А/см2 наблюдается лавинное умножение носителей заряда по всей площади, т.е. значения плотности обратного тока, при которой достигается однородный пробой, снижено на порядок, при этом напряжение пробоя и площадь диода увеличены более, чем на порядок [11]. В лабораторных условиях были изготовлены структуры высоковольтных тиристоров на напряжения 8-10 кВ и диаметром 42 мм. В изготовленных по разработанной технологии структурах концентрация центра Е1, являющегося основным генерационно-рекомбинационным центром, снижена до уровня 109 см"3, а объемный компонент обратного тока при напряжении до 100 В определяется диффузионной составляющей (ток Шокли). Появление этого тока свидетельствует о высоком уровне технологии, и ранее он наблюдался только в низковольтных кремниевых приборах с очень узкой областью

объемного заряда. Приводятся результаты по применению разработанных технологических процессов в серийной технологии изготовления структур СВП на заводе "Электровыпрямитель" (г. Саранск).

Вторая часть диссертации содержит результаты исследований по развитию инженерии дефектов в технологии структур кремниевых светодиодов. Четвертая глава посвящена инженерии дефектов в технологии структур светодиодов с электролюминесценцией ионов Ег3+ на длине волны ~ 1.54 мкм и начинается с обзора литературы по технологии и физическим свойствам таких структур. Из обзора следовал вывод, что из-за сильного температурного гашения интенсивности инжекционной

электролюминесценции ионов Ег для практического применения представляет интерес электролюминесценция в режиме туннельного пробоя р-n перехода [12]. В разделе 4.2 рассмотрено влияние ориентации кремниевой подложки на спектр образующихся структурных дефектов в светоизлучающих слоях Si:(Er,0), полученных методом твердофазной эпитаксии. Показано, что (111) ориентация подложки позволяет избавиться от образования характерных для (100) подложек V-образных дислокаций, пронизывающих весь твердофазный эпитаксиальный слой и ухудшающих свойства диодных структур. Представлены результаты, впервые показавшие, что ударная ионизация в режиме лавинного пробоя может использоваться для возбуждения люминесценции ионов Ег3+. При увеличении температуры от 80 до 300 К интенсивность люминесценции уменьшается только в 1.7 раза. Определено, что наибольшая эффективность возбуждения интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ достигается в (lll)Si:(Er,0) светодиодах в режиме лавинного пробоя р-n перехода. Значение параметра от, характеризующего эффективность возбуждения, при комнатной температуре равно 8.7x10"20 см2сек и более чем на порядок величины выше, чем для туннельного пробоя, а соответствующие значения эффективного сечения возбуждения ионов Ег3+ о = 2.25хЮ"'6 см2 и времени жизни возбужденного состояния 41|з/2 т = 380 мкс выше в ~ 3.8 раза [13]. Впервые изготовлены и исследованы работающие в режиме пробоя р-n перехода туннельные (11 l)Si:(Er,0) светодиоды. В них обнаружено образование Ег-содержащих центров с максимальными значениями эффективного сечения возбуждения электролюминесценции ионов эрбия и минимальными значениями времени их жизни в возбужденном состоянии, благодаря чему наблюдалось снижение в несколько раз постоянной времени нарастания интенсивности эрбиевой электролюминесценции по сравнению с ранее достигнутыми значениями при

тех же значениях плотности тока. Обнаружен эффект температурного возгорания интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ в режиме лавинного и туннельного пробоя р-п переходов в (111 )8к(Ег,0) светодиодах (рис. 7). Возбуждение электролюминесценции происходит по ударному механизму горячими носителями заряда. Эффект обусловлен перезарядкой

образующихся в нижней половине запрещенной зоны центров с глубокими уровнями, характеризующихся более высокими значениями

сечений захвата дырок по сравнению с электронами.

-е

со

а?

Рис. 7. Температурная зависимость интенсивности

Обнаружено,

формировании

светодиодных

что при (111)Бк(Ег,0) структур,

электролюминесценции ионов обратного тока 3.7 А/см2.

Ег при плотности

работающих в режиме пробоя р-п перехода, интенсивность эрбиевой электролюминесценции немонотонно зависит от концентрации введенных редкоземельных ионов: она нарастает, достигает максимума и уменьшается. Полученные результаты показали, что концентрация образовавшихся электрически активных центров (определяющая в наших структурах режим пробоя р-п перехода) и ориентация подложек кремния оказывают значительное влияние на электролюминесцентные характеристики 8к(Ег,0) СД структур при комнатной температуре.

В пятой главе приведены результаты по развитию физических основ инженерии дефектов в технологии кремниевых светоизлучающих структур с люминесценцией ионов Но3+ на длине волны ~ 1.9 мкм. Исследовано влияние условий имплантации и постимплантационного отжига на формирование оптически активных центров. Дополнительная имплантация ионов О увеличивает интенсивность люминесценции ионов Но3+. Изменение условий отжига позволяют управлять структурой Но-содержащих центров: обнаружено образование двух типов излучающих Но-содержащих центров с узкими линиями фотолюминесценции (полуширина которых менее 1.5 см"1) и широкими (> 40 см"') линиями. Вклад широких линий с максимумами на 5100 см"' (полуширина ~ 40 см"1) и 4900 см"1 (полуширина ~ 100 см"1) в интегральную интенсивность фотолюминесценции увеличивается с ростом

температуры отжига от 800 до 1000°С. Удалось выделить три серии узких линий, доминирующих в спектрах фотолюминесценции образцов после отжигов при 800, 900 и 950°С, соответственно. Узкие линии принадлежат ионам Но3+, находящимся в окружении точечных дефектов, тогда как широкие линии принадлежат ионам Но3+ в SiOx-подобных преципитатах. Разработана технология изготовления структур Si:(Ho,0) светодиодов, основанная на имплантации в подложки кремния с (111) ориентацией ионов гольмия с дозами выше порога аморфизации кремния и ионов кислорода с на порядок большей дозой и отжиге, проводимом в две стадии при 620°С для кристаллизации по механизму твердофазной эпитаксии аморфизованных слоев Si:(Ho,0) и при 900°С для формирования оптически и электрически активных центров. Исследована эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Но3+ при комнатной температуре, которая характеризуется значением от = 1.5х10~19 см2сек. В режиме лавинного пробоя наблюдался эффект температурного возгорания интенсивности электролюминесценции ионов Но3+. Установлено, что механизмы, ответственные за возбуждение и девозбуждение фото- и электролюминесценции ионов Но3+, аналогичны механизмам для ионов Ег3+.

Шестая глава посвящена развитию предложенной нами имплантационной технологии светодиодов на длину волны ~ 1.6 мкм с так называемой дислокационной люминесценцией. Это название появилось исторически, поскольку впервые этот вид люминесценции наблюдался в образцах кремния с большой плотностью дислокаций в работе [14J. риторы которой и связали его с рекомбинациоиным излучением на дислокациях. В настоящее время имеются основания полагать, что образование центров дислокационной люминесценции происходит в окрестности протяженных дефектов (не обязательно дислокаций) с участием СТД [15]. Возродившийся интерес к этой тематике обусловлен изготовлением диодов с внешней квантовой эффективностью интенсивности электролюминесценции ~ 0.1% при комнатной температуре [16]. Приведены результаты исследований влияния условий имплантации, в том числе разных типов имплантируемых ионов (Ег, Но, Dy, Si и О) и последующей термообработки на формирование структурных дефектов и люминесцентных спектров. Структурные дефекты исследовались с помощью методов ТЕМ и рентгеновской дифракции. Установлено, что образование протяженных дефектов и центров с дислокационной люминесценцией (ДЛ) происходит в процессе высокотемпературного отжига имплантированных образцов в окислительной

атмосфере (в условиях пересыщения кремния СМА). Отжиг этих же образцов в аналогичных условиях в нейтральной атмосфере не приводит к образованию протяженных дефектов и центров дислокационной люминесценции (рис. 8). Изучена взаимосвязь

протяженных дефектов и интенсивности дислокационной люминесценции. В образцах, имплантированных ионами редкоземельных элементов, интенсивность дислокационной люминесценции коррелирует с плотностью краевых дислокаций. Существенным отличием системы

протяженных дефектов, образующихся после отжига образцов кремния, имплантированных ионами О, является отсутствие краевых дислокаций. В них преобладают петли Франка и большую долю составляют диполи, являющиеся преобразованными (311) дефектами. Сравнение параметров центров с дислокационной люминесценцией и протяженных дефектов в имплантированных вышеуказанными ионами образцах свидетельствует, что центры с дислокационной люминесценцией образуются под влиянием протяженных дефектов, но не принадлежат им непосредственно. Исследована эффективность возбуждения дислокационной фотолюминесценции в образцах, приготовленных разными методами. Предложено использовать параметр от (произведение сечения возбуждения центра на время жизни центра в возбужденном состоянии), характеризующий эффективность возбуждения оптически активного центра, для сравнения различных оптически активных центров ДЛ. Разработана

0.6

0.0 1.3

f D2 1 X i(| Ег х 5 V-

V ь

-/ х 5 V •

1.6

1.7

1.4 1.5

Wavelength, цт Рис. 8. Спектры фотолюминесценции при 1.8 К в Si:Er, отожженном при 1100°С (а) в ХСА в течение 0.25 час, (Ь) в ХСА в течение 0.5 час и (с) в Аг в течение 0.5 час.

технология светодиодов с дислокационной люминесценцией на длину волны ~ 1.6 мкм, которая характеризуется высокой воспроизводимостью, однородным распределением протяженных дефектов и центров излучателыюй рекомбинации по площади имплантируемых пластин большого диаметра, наименьшим количеством центров дислокационной люминесценции по сравнению со всеми другими используемыми технологическими методами и совместимостью с микроэлектронной технологией.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Продемонстрирована важная роль собственных точечных дефектов в процессах дефектообразования в технологии силовых высоковольтных приборов. Изучение поведения свирл-дефектов и диффузии алюминия позволило исследовать процессы генерации и рекомбинации собственных точечных дефектов в условиях, характерных для силовых высоковольтных приборов, и определять их параметры. Измерение таких параметров дифракции у-излучения с длиной волны 0.003 нм как интегральные коэффициенты отражения и кривые качания позволяет эффективно контролировать систему структурных дефектов в толстых пластинах кремния неразрушающим образом. Пересыщение кремния вакансиями при диффузии в инертной атмосфере увеличивает концентрацию электрически активных атомов алюминия в приповерхностной области и уменьшает скорость диффузии алюминия по сравнению с режимом, когда диффузия в окислительной атмосфере происходит в условиях пересыщения кремния собственными межузельными атомами. Концентрационные профили примеси алюминия в условиях пересыщения кремния собственными точечными дефектами описываются моделью диффузии по механизму вытеснения с участием небольшой доли вакансионного механизма.

2. Обнаружено диффузное рассеяние у-излучения на дефектах, образование которых связано с пересыщением кремния вакансиями и собственными межузельными атомами. Впервые "прямым" методом наблюдалась генерация вакансионных дефектов при термообработке кремния в хлорсодержащей атмосфере.

3. Выявлены центры с глубокими уровнями, появление которых обусловлено образованием неравновесных собственных точечных дефектов в кремнии п-типа проводимости в процессе высокотемпературной термообработки. Эти центры характеризуются следующими температурными

зависимостями скорости термической эмиссии электронов с них в зону проводимости:

при пересыщении кремния собственными межузельными атомами е, = 1.6х10"|5ЬТ2ехр(-0.535/кТ), е4= 1.9x10"пЬТ2ехр(-0.277/кТ), при пересыщении кремния вакансиями е3= 1.2х10'14ЬТ2ехр(-0.455/кТ), е5 = 4.0x10"'бЬТ2ехр(-0.266/кТ), е7 = 1.1x10"15ЬТ2ехр(-0.192/кТ), где Ь = б.бхЮ21 см"2с"'К"2, Т - температура, к - постоянная Больцмана. Определены коэффициенты гидростатического давления центров с глубокими уровнями: у,(291 К) = -13.9, у4(190 К) = -10.2, у5(168 К) = 0.84, У7(105 К) = 0.41 мэВ/ГПа, позволяющие отличать центры с глубокими уровнями с одинаковыми температурными зависимостями скорости термической эмиссии электронов с уровня в зону проводимости. Уровень Е1 не является уровнем золота и серы в кремнии. Изучение поведения этих вышеуказанных центров позволяет исследовать влияние разных технологических факторов на процессы генерации и рекомбинации собственных точечных дефектов во время термообработки кремния.

4. Разработан метод микроплазменной спектроскопии центров с глубокими уровнями. Метод основан на измерении температурной зависимости времени появления первого микроплазменного импульса после приложения обратного напряжения заданной величины и позволяет определить параметры центров с глубокими уровнями, ответственных за появление микроплазм. С помощью этого метода установлено, что при неоднородном распределении центры Е1, Е4 и Е5 приводят к появлению микроплазм.

5. Установлено, что среда отжига радиационных дефектов после облучения кремния нейтронами существенно влияет на образование структурных дефектов и центров, определяющих время жизни неосновных носителей заряда. Термообработка в хлорсодержащей атмосфере подавляет ростовые свирл-дефекты, предотвращает образование структурных дефектов межузельного типа и снижает эффективность центров безызлучательной рекомбинации в нейтронно-легированном кремнии. Разработана технология получения высококачественного (с низкой концентрацией структурных дефектов и высокими значениями времени жизни неосновных носителей

заряда) нейтронно-легировашюго кремния, основанная на отжиге радиационных дефектов в хлорсодержащей атмосфере.

6. Отжиг структур с р-n переходами в хлорсодержащей атмосфере позволяет геттерировать нежелательные центры с глубокими уровнями, снижающие значения времени жизни неосновных носителей заряда или вызывающие появление низковольтных микроплазм, и управлять временем жизни неосновных носителей заряда в n-базе структур с р-n переходами путем введения в процессе термообработки рекомбинационных центров, сформированных с участием собственных точечных дефектов.

7. Разработаны основы инженерии собственных точечных дефектов в технологии силовых высоковольтных приборов. Для получения таких приборов на рабочие токи в тысячи ампер и напряжения в несколько тысяч вольт разработана технология, основанная на использовании хлорсодержащей атмосферы в процессах окисления и диффузии легирующих примесей. В структурах, изготовленных по разработанной технологии, концентрация центра Е1, являющегося основным генерационным центром, снижена до уровня 109 см"3, и объемный компонент обратного тока при напряжении до 100 В определяется диффузионной составляющей.

8. Впервые для улучшения параметров светодиодов с электролюминесценцией ионов Ег3+ предложено использовать режим лавинного пробоя р-n перехода, а для изготовления светодиодов с помощью метода твердофазной эпитаксии использовать подложки с (111) ориентацией поверхности. Наибольшая эффективность возбуждения интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ достигается в (111)Si:(Er,0) светодиодах в режиме лавинного пробоя р-n перехода. Значение параметра от, характеризующего эффективность возбуждения, при комнатной температуре равно 8.7хЮ"20 см2сек и более чем на порядок величины выше, чем для туннельного пробоя, а соответствующие значения эффективного сечения возбуждения ионов Ег3+ ст = 2.25хЮ"'6 см2 и времени жизни возбужденного состояния 41|з/2 т = 380 мкс выше в ~ 3.8 раза.

9. Обнаружен эффект температурного возгорания интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ и Но3+ в режиме пробоя р-n переходов в Si:(Er,0) и Si:(Ho,0) светодиодах, изготовленных методом твердофазной эпитаксии на подложках с (111) ориентацией. Возбуждение ионов происходит по ударному механизму горячими носителями заряда. Эффект обусловлен перезарядкой образующихся в нижней половине запрещенной

зоны центров с глубокими уровнями, характеризующихся более высокими значениями сечений захвата дырок по сравнению с электронами.

10. Впервые наблюдались фото- и электролюминесценция ионов Но3+ в монокристаллическом кремнии. Структуры были получены с помощью имплантации ионов гольмия и последующего отжига. Изменение условий имплантации, включая дополнительную имплантацию ионов кислорода, и последующего отжига позволяют управлять структурой Но-содержащих центров: обнаружено образование двух типов излучающих Но-содержащих центров с узкими линиями фотолюминесценции (полуширина которых менее 1.5 см"') и широкими (> 40 см"1) линиями; узкие линии принадлежат ионам Но3+, находящимся в окружении точечных дефектов, тогда как широкие линии принадлежат ионам Но3+ в 8Юх-подобных преципитатах. Разработана технология 8к(Но,0) светодиодов на длину волны ~ 1.9 мкм, в которых эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Но3+ при комнатной температуре характеризуется значением стт = 1.5х10'19 см2сек. Установлено, что механизмы, ответственные за возбуждение и девозбуждение фото- и электролюминесценции ионов Но3+, аналогичны механизмам для ионов Ег3+.

11. Центры с дислокационной люминесценцией в монокристаллическом кремнии образуются после имплантации ионов Ег, Эу, Но, и О и последующего высокотемпературного отжига в окислительной атмосфере (в условиях пересыщения кремния собственными межузельными атомами). Сравнение параметров центров с дислокационной люминесценцией и протяженных дефектов в имплантированных вышеуказанными ионами образцах свидетельствует, что центры с дислокационной люминесценцией образуются под влиянием протяженных дефектов, но не принадлежат им непосредственно. Разработана технология светодиодов с дислокационной люминесценцией на длину волны ~ 1.6 мкм, которая характеризуется высокой воспроизводимостью, однородным распределением протяженных дефектов и центров излучателыюй рекомбинации по площади имплантируемых пластин большого диаметра, наименьшим количеством центров дислокационной люминесценции по сравнению со всеми другими используемыми технологическими методами и совместимостью с микроэлектронной технологией.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

[AI] Соболев H.A., Шек Е.И. Способ изготовления р-п-р-п-структур // Авторское свидет. СССР, № 686556 от 10.10.1978. Б.И. № 22 (1984). [А2] Гусева Н.Б., Соболев H.A., Шек Е.И. Влияние условий термообработки на образование дефектов в кремнии // Письма в ЖТФ, т.8, в.23, с. 1430-1434 (1982).

[A3] Воронин К.Д., Елисеев В.В., Крюкова H.H., Панкратов B.C., Соболев

H.A. Челноков В.Е., Шек Е.И. Способ изготовления тиристоров // Авторское

свидет. СССР, № 1082229 от 10.06.1982. Б.И. № 16 (2007).

[A4] Воронов И.Н., Греськов И.М., Гринштейн П.М., Гучетль Р.И.,

Мороховец М.А., Соболев H.A., Стук A.A., Харченко В.А., Челноков В.Е.,

Шек Е.И. Влияние среды отжига на свойства радиационно-легированного

кремния (РЛК) // Письма в ЖТФ, т.10, в.11, с.645-649 (1984).

[А5] Соболев H.A., Шек Е.И., Дудавский С.И., Кравцов A.A. Подавление

свирл-дефектов при термообработке пластин бестигелыюго кремния в

хлорсодержащей атмосфере // ЖТФ, т.55, в.7, с.1457-1459 (1985).

[А6] Курбаков А.И., Рубинова Э.Э., Соболев H.A., Трунов В.А., Шек Е.И.

Исследование кластеров точечных дефектов в монокристаллах кремния с

помощью дифракции у-квантов // Кристаллография, т.31, в.5, с.979-985

(1986).

[А7] Челноков В.Е., Жиляев Ю.В., Соболев H.A., Попов И.В. Силовые полупроводниковые приборы // Сер. Силовая преобразовательная техника (Итоги науки и техники). ВИНИТИ, М., т.4, с. 108 (1986). [А8] Выжигин Ю.В., Грессеров Б.Н., Соболев H.A. Исследование влияния глубоких уровней на микроплазменный пробой р-n переходов // ФТП, т.22, в.З, с.536-538 (1988).

[А9] Высоцкая В.В., Горин С.Н., Греськов И.М., Соболев H.A., Ткачева Т.М., Шек Е.И. Исследование микродефектов в нейтронно-трансмутационно-легированном кремнии // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т.24, в.З, с.375-379 (1988).

[А10] Курбаков А.И., Рубинова Э.Э., Соболев H.A., Стук A.A., Трапезникова И.Н., Трунов В.А., Шек Е.И. Генерация решеточных дефектов при термообработке кремния в хлорсодержащей атмосфере // Письма в ЖТФ, т.14, в.21, с.1929-1933 (1988).

[All] Выжигин Ю.В., Земан Я., Костылев В.А., Соболев H.A., Шмид В. Уровни дефектов термообработки в кремнии под гидростатическим давлением // ФТП, т.23, в.4, с.719-722 (1989).

[А12] Вильянов А.Ф., Выжигин Ю.В., Грессеров Б.Н., Елисеев В.В., Ликунова В.М., Максутова С.А., Соболев Н.А. Высоковольтные лавинные диодные структуры большой площади // ЖТФ, т.59, в.10, с.154-156 (1989). [А13] Соболев Н.А., Стук А.А., Харченко В.А., Шек Е.И., Миненко С.В. Анализ влияния среды отжига на электрофизические параметры радиационно-легированного кремния // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т.26, в.8, с.1576-1578 (1990). [А14] Грессеров Б.Н., Соболев Н.А., Выжигин Ю.В., Елисеев В.В., Ликунова В.М. Влияние атмосферы термообработки на диффузию алюминия в кремнии // ФТП, т.25, в.5, с.807-812 (1991).

[А15] Выжигин Ю.В., Соболев Н.А., Грессеров Б.Н., Шек Е.И. Влияние атмосферы термообработки на образование центров с глубокими уровнями // ФТП, т.25, в.8, с.1324-1331 (1991).

[А16] Соболев Н.А., Курбаков А.И., Кютт Р.Н., Рубинова Э.Э., Соколов А.Е.,

Шек Е.И. Исследование кремния методом диффузного рассеяния гамма и

рентгеновских лучей // ФТТ, т.34, в.8, с.2548-2554 (1992).

[А17] Выжигин Ю.В., Соболев Н.А., Грессеров Б.Н., Шек Е.И. Влияние

неравновесных собственных точечных дефектов на образование

электрически активных центров в кремниевых р-n структурах при

термообработке // ФТП, т.26, в.11, с.1938-1944 (1992).

[А18] Kurbakov АЛ., Sobolev N.A. Gamma-ray diffraction in the study of silicon

//Mater. Sci. Eng., v.B22, p.149-158 (1994).

[A19] Соболев Н.А. Светоизлучающие структуры Si:Er: Технология и физические свойства (обзор) // ФТП, т.29, в.7, с.1153-1177 (1995). [А20] Sobolev N.A. Silicon Doping by Erbium to Create Light-Emitting Structures // Microelectronics Journal, v.26, No.7, p.725-735 (1995). [A21] Sobolev N.A., Shek Е.1., Kurbakov А.1., Rubinova E.E., Sokolov A.E. Characterization of Vacancy-Related Defects Introduced during Silicon Heat Treatment by DLTS and Gamma-Ray Diffraction Techniques // Appl. Phys., V.A62, p.259-262 (1996).

[A22] Sobolev N.A. Intrinsic point defect engineering in silicon high-voltage power device technology // Chapter 5 in Semiconductor Technology: Processing and Novel Fabrication Techniques, p.131-164 (1997). Ed. Levinshtein M. and Shur M., Wiley-Interscience, New York, USA.

[A23] Binetti S., Donghi M., Pizzini S., Castaldini A., Cavallini A., Fraboni F., Sobolev N.A. Erbium in Silicon: Problems and Challenges // Solid State Phenomena, v.57-58, p. 197-206 (1997).

[А24] Кютт Р.Н., Соболев Н.А. Рентгенодифракционные исследования кремния, имплантированного ионами эрбия с высокими энергиями // ФТТ, т.39, в.5, с.853-857 (1997).

[А25] Sobolev N.A., Emel'yanov A.M., Shtel'makh K.F. Avalanche breakdown-related electroluminescence in single crystal Si:Er:0 // Appl. Phys. Lett., v.71, No.14, p.1930-1932 (1997).

[A26] Emel'yanov A.M., Sobolev N.A., Yakimenko A.N. Anomalous temperature

dependence of erbium-related electroluminescence in reverse biased silicon p-n

junction//Appl. Phys. Lett., v.72, No.10, p.1223-1225 (1998).

[A27] Sobolev N.A., Gusev O.B., Shek Е.1., Vdovin V.J., Yugova T.G.,

Emel'yanov A.M. Photoluminescence and structural defects in erbium-implanted

silicon annealed at high temperature // Appl. Phys. Lett., v.72, No.25, p.3326-3328

(1998).

[A28] Андреев Б.А., Соболев H.A., Курицын Д.И., Маковийчук М.И., Николаев Ю.А., Паршин Е.О. Низкотемпературная фотолюминесценция кремния, легированного гольмием // ФТП, т.ЗЗ, в.4, с.420-422 (1999). [А29] Соболев Н.А., Шек Е.И., Емельянов A.M., Вдовин В.И., Югова Т.Г. Влияние собственных точечных дефектов на формирование структурных дефектов и оптически активных центров при отжиге кремния, имплантированного эрбием и диспрозием // ФТП, т.ЗЗ, в.6, с.656-659 .' ili'.>9). [А30] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Николаев Ю.А., Вдовин В.И. Влияние ориентации кремниевой подложки на свойства лавинных Si:Er:0 светоизлучающих структур // ФТП, т.ЗЗ, в.6, с.660-663 (1999). [А31] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Николаев Ю.А. Лавинные светодиодные структуры на основе монокристаллического Si:Ho:0, работающие при комнатной температуре // ФТП, т.ЗЗ, в.8, с.931-932 (1999). [А32] Vdovin V.I., Yugova T.G., Sobolev N.A., Shek E.I., Makovijchuk M.I., Parshin E.O. Extended defects in Si wafers implanted by ions of rare-earth elements // Nuclear Instrument Methods, v.B147, p.l 16-121 (1999). [A33] Sobolev N.A., Nikolaev Yu.A., Emel'yanov A.M., Shtel'makh K.F., Khakuashev P.E., Trishenkov M.A. Excitation cross-section and lifetime of the excited state of erbium ions in avalanching light-emitting Si:Er:0 diodes // J. of Luminescence, v.80, No.1-4, p.315-319 (1999).

[A34] Sobolev N.A., Gusev O.B., Shek E.I., Vdovin V.I., Yugova T.G., Emel'yanov A.M. Dislocation-related luminescence in Er-implanted silicon // J. of Luminescence, v.80, No.1-4, p.357-361 (1999).

[А35] Sobolev N.A., Emel'yanov A.M., Kyutt R.N., Nikolaev Yu.A. Defect engineering in Si:Ho light-emitting structure technology // Solid State Phenomena, v.69-70, p.371-376 (1999).

[A36] Емельянов A.M.,Соболев H.A., Тришенков M.A., Хакуашев П.Е. Туннельные светодноды на основе Si:(Er,0) с малыми временами нарастания электролюминесценции ионов Ег3+ в режиме пробоя // ФТП, т.34, в.8, с.965-969 (2000).

[А37] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Николаев Ю.А. Влияние дозы имплантации ионов эрбия на характеристики (111) ЗкЕпО-светодиодных структур, работающих в режиме пробоя р-п перехода // ФТП, т.34, в.9, с.1069-1072 (2000).

[А38] Sobolev N.A., Emel'yanov A.M., Shek Е.1., Sakharov V.I., Serenkov I.T., Nikolaev Yu.A., Vdovin V.I., Yugova T.G., Makovijchuk M.I., Parshin E.O., Pizzini S. Structural defects and dislocation-related photoluminescence in erbium-implanted silicon // Materials Science Engineering, V.B91-92, p. 167-169 (2002). [A39] Kyutt R.N., Sobolev N.A., Nikolaev Yu.A., Vdovin V.I. Defect structure of erbium-doped (111) silicon layers formed by solid phase epitaxy // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, V.B173, p.319-325 (2001). [A40] Sobolev N.A., Emel'yanov A.M., Nikolaev Yu.A., Andreev B.A., Krasil'nik Z.F. Holmium-related luminescence in crystalline silicon // Materials Science Engineering, v.B81, p.176-178 (2001).

[A41] Sobolev N.A. Defects and their influence on the luminescence of rare earth ions implanted in single cryctal Si // Physica В., v.308-310, p.333-336 (2001). [A42] Sobolev N.A., Emel'yanov A.M., Shek E.I., Vdovin V.I., Yugova T.G., Pizzini S. Correlation between defect structure and luminescence spectra in monocrystalline erbium-implanted silicon // J. of Physics: Condensed Matter, v. 14, p. 13241-13246 (2002).

[A43] Александров O.B., Криворучко A.A., Соболев H.A. Моделирование диффузии алюминия в кремнии в инертной и окислительной средах // ФТП, т.40, в.4, с.385-390 (2006).

[А44] Соболев Н.А., Бер Б.Я., Емельянов A.M., Коварский А.П., Шек Е.И. Дислокационная люминесценция в кремнии, обусловленная имплантацией ионов кислорода и последующим отжигом // ФТП, т.41, в.З, с.295-297 (2007). [А45] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Сахаров В.И., Серенков И.Т., Шек Е.И., Тетельбаум Д.И. Дислокационная люминесценция, возникающая в монокристаллическом кремнии после имплантации ионов кремния и последующего отжига//ФТП, т.41, в.5, с.555-557 (2007).

[А46] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Забродский В.В., Забродская Н.В., Суханов B.JI., Шек Е.И. Si:Er светодноды с дислокационной люминесценцией при комнатной температуре с сильнолегированными бором и фосфором поликристаллическими слоями // ФТП, т.41, в.5, с.635-638 (2007).

[А47] Sobolev N.A. Point and extended defect engineering as a key to advancing technology of light-emitting diodes based on single crystal Si and SiGe layers // Physica В., v.401-402, p. 10-15 (2007).

Список литературы

[1] Michel J., Benton J.L., Ferrante R.F., Jacobson D.C., Eaglesham D.J., Fitzgerald E.A., Xie Y.H., Poate J.M., Kimcrling L.C. Impurity enhancement of the 1.54-(дт Er3+ luminescence in silicon //J. Appl. Phys., v.70, p.2672 (1991).

[2] Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников // М.: Металлургия, с.255 (1984).

[3] Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнни // М.: Мир, с.475 (1984). Пер. с англ. под ред. Горина С.Н.

[4] Fahey P.M., Griffin Р.В., Plummer J.D. Point defects and dopant diffusion in silicon// Rev. Mod. Phys., v.61, No.2, p.289-384 (1989).

[5] Frank W., Gosele U., Mehrer H., Seeger A. Diffusion in Si and Ge // In "Diffusion in crystalline solids", Academic Press., p.63-142 (1984). Ed. by Murch G.E., Nowick A.S..

[6] Sah C.T., Wang C.T. Experiments on the origin of process-recombination centers in silicon // J. Appl. Phys., v.46, No.4, p.1767-1776 (1975).

[7] Берман JI.C., Лебедев A.A. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках // Л.: Наука, с.176 (1981).

[8] Astrova E.V., Voronkov V.B., Kozlov V.A., Lebedev A.A. Process induced deep-level defects in high purity silicon // Semicond. Sci. Technol., v.13, p.488-495 (1998).

[9] Samara G.A., Barnes C.E. Pressure dependence of impurity levels in semiconductors: the deep gold acceptor level and shallow donor and acceptor levels in silicon // Phys. Rev., V.B35, p.7575-7584 (1987).

[10] Jantsch W., Wunstel K., Kumagai 0., Vogl P. Deep levels in semiconductors: A quantitative criterion // Phys. Rev. B, v.25, p.5515-5518 (1982).

[11] Зубрилов A.C., Шуман В.Б. Лавинный пробой при больших плотностях тока // ЖТФ, т.57, в.9, с. 1843-1845 (1987).

[12] Franzo G., Priolo F., Coffa S., Polman A., Camera A. Room-temperature electroluminescence from Er-doped crystalline Si // Appl. Phys. Lett., v.64, p.2235-2237 (1994).

[13] Coffa S., Franzo G., Priolo F. High efficiency and fast modulation of Er-doped light emitting Si diodes // Appl. Phys. Lett., v.69, p.2077-2079 (1996).

[14] Дроздов H.A., Патрин A.A., Ткачев В.Д. Рекомбинационное излучение на дислокациях в кремнии // Письма в ЖЭТФ, т.23, в.11, с.651-653 (1976).

[15] Blumenau А.Т., Jones R., Oberg S., Briddon P.R., Frauenheim T. Dislocation Related Photoluminescence in Silicon // Phys. Rev. Lett., v.87, p. 187404 (2001).

[16] Kveder V., Badylevich V., Steinman E., Izotov A., Zeibt M., Schreter W. Room-temperature silicon light-emitting diodes based on dislocation luminescence // Appl. Phys. Lett., v.84, p.2106-2108 (2004).

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 04.05.2009. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 2,125. Уч.-изд. л. 2,125. Тираж 100. Заказ 4394Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.

Введение.

Часть 1. Инженерия собственных точечных дефектов (СТД) в технологии силовых высоковольтных приборов.

Глава 1. Анализ процессов генерации и рекомбинации СТД при образовании структурных дефектов во время термообработки и диффузии легирующих примесей.

1.1. Микродефекты со свирлевым распределением в бездислокационном кремнии и влияние неравновесных СТД на диффузию легирующих примесей в кремнии (обзор литературы).

1.2. Влияние СТД на поведение микродефектов со свирлевым распределением при отжиге толстых пластин бездислокационного кремния.

1.3. Влияние СТД на поведение структурных дефектов при отжиге толстых пластин кремния, облученных нейтронами.

1.4. Влияние СТД на диффузию алюминия в кремнии. 40 Выводы к главе 1.

Глава 2. Характеризация электрически активных центров, сформированных при термообработке с участием СТД.

2.1. Электрически активные центры, формирующиеся в кремнии при облучении нейтронами и термообработке (обзор литературы).

2.2. Влияние СТД на образование электрически активных центров в нейтронно-легированном кремнии (ЫЛК).

2.3. Влияние СТД на образование центров с глубокими уровнями (ЦГУ).

2.3.1. Влияние атмосферы термообработки на образование ЦГУ.

2.3.2. Влияние гидростатического давления на параметры ЦГУ.

2.3.3. Микроплазменная спектроскопия ЦГУ.

2.4. Влияние СТД на образование электрически активных центров в структурах с р-n переходами при термообработке.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Развитие методов управления поведением дефектов, образующихся в кремнии при термообработке с участием СТД, и разработка технологии структур силовых высоковольтных приборов (СВП).

3.1. Развитие методов управления поведением дефектов при термообработке в технологии НЛК.

3.1.1. Влияние условий отжига в хлорсодержащей атмосфере (ХСА) на время жизни неосновных носителей заряда в HJIK.

3.1.2. Анализ влияния среды отжига на электрофизические параметры НЛК в условиях опытно-промышленного производства и применение термообработки в ХСА в серийной технологии изготовления HJIK.

3.2. Эффективность геттерирования дефектов при термообработке в ХСА в технологии СВП.

3.2.1. Влияние условий термообработки и среды выращивания кремния на образование структурных дефектов.

3.2.2. Влияние условий термообработки в ХСА на образование центров, ответственных за время жизни неосновных носителей заряда и ' появление микроплазм в структурах с р-n переходами.

3.3. Развитие методов управления поведением дефектов при термообработке в технологии структур СВП.

3.3.1. Применение термообработки в ХСА при изготовлении структур

3.3.2. Высоковольтные лавинные диодные структуры большой площади.

3.3.3. Высоковольтные тиристорные структуры.

3.3.4. Применение термообработки в ХСА в серийной технологии изготовления структур СВП.

Выводы к главе 3.

Часть 2. Инженерия дефектов в технологии светодиодов на основе кремния, имплантированного ионами редкоземельных элементов.

Глава 4. Инженерия дефектов в технологии кремниевых светодиодов с электролюминесценцией ионов Ег3+.

4.1. Кремниевые структуры с люминесценцией ионов Ег3"1": технология и физические свойства (обзор литературы).

4.2. Структурные дефекты в (11 l)Si:(Er,0) слоях, образовавшиеся в процессе твердофазной эпитаксиальной перекристаллизации.

4.3. Развитие технологии структур светодиодов с электролюминесценцией ионов Ег3+ в режиме пробоя р-n перехода.

4.4. (100)Si:(Er,0) светодиодные структуры с электролюминесценцией ионов Ег3+ в режиме лавинного пробоя.

4.5. Эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Ег3+ в режиме пробоя р-n перехода при комнатной температуре.

4.5.1. (lll)Si:(Er,0) лавинные светодиоды.

4.5.2. (lll)Si:(Er,0) туннельные светодиоды.

4.6. Температурная зависимость интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ в (11 l)Si:(Er,0) светодиодах в режиме пробоя р-n перехода.

4.6.1. (lll)Si:(Er,0) лавинные светодиоды.

4.6.2. (11 l)Si:(Er,0) туннельные светодиоды.

4.7. Влияние дозы имплантации ионов Ег на характеристики (11 l)Si:(Er,0) светодиодных структур, работающих в режиме пробоя р-n перехода.

4.8. Механизм возбуждения электролюминесценции ионов Ег3"*" в

11 l)Si:(Er,0) светодиодах в режиме пробоя р-n перехода.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Инженерия дефектов в технологии кремниевых светодиодов с электролюминесценцией ионов Но3+.

5.1. Светоизлучающие структуры с фотолюминесценцией ионов Но3+.

5.1.1. Обнаружение фотолюминесценции ионов Но3+.

5.1.2. Влияние условий отжига на спектры фотолюминесценции ионов Но3+.

5.1.3. Температурная зависимость интенсивности фотолюминесценции ионов Но3+.

5.1.4. Сравнение спектров фотолюминесценции в Si:(Ho,0) и Н02О3. 184 5.2. Светодиоды с электролюминесценцией ионов HoJ+ в режиме пробоя р-n перехода.

5.2.1. Технология Si:(Ho,0) светодиодных структур и их свойства.

5.2.2. Эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Но3+.

5.2.3. Температурная зависимость интенсивности электролюминесценции ионов Но3+.

Выводы к главе 5.

Глава 6. Инженерия дефектов в технологии кремниевых светодиодов с дислокационной люминесценцией (ДЛ).

6.1. Кремниевые структуры с ДЛ: технология и физические свойства обзор литературы).

6.2. ДЛ в кремнии, имплантированном ионами редкоземельных элементов.

6.2.1. Обнаружение линий ДЛ в кремнии, имплантированном ионами Ег.

6.2.2. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном ионами Ег с неаморфизующими дозами.

6.2.3. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном ионами Dy и Но.

6.2.4. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном ионами Ег с аморфизугощими дозами.

6.2.5. Технология и свойства светодиодных структур с ДЛ на основе кремния, имплантированного ионами Ег.

6.3. ДЛ в кремнии, имплантированном ионами О и Si.

6.3.1. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном ионами О.

6.3.2. ДЛ и структурные дефекты в кремнии, имплантированном ионами Si.

6.4. Эффективность возбуждения дислокационной фотолюминесценции в структурах, полученных разными методами.

6.5. Природа D1 и D2 оптически активных центров ДЛ. 226 Выводы к главе 6.

Актуальность темы. Кремний - основной материал современной полупроводниковой электроники. Технология полупроводниковых приборов базируется во многом на управлении процессами генерации и подавления дефектов.

Для создания нового поколения силовых высоковольтных приборов (СВП) на токи в согни и тысячи ампер и напряжения 4-10 тысяч вольт потребовалась разработка диффузионной технологии изготовления структур с р-n переходами на основе бездислокационного нейгронно-легированного кремния большого диаметра (до 84 мм), в которых вместо дислокаций доминирующим типом структурных дефектов выступают собственные точечные дефекты (СТД) и их комплексы. Поведение СТД при характерных для СВП температурах и временах не было изучено; и к началу выполнения работы роль СТД в формировании электрически активных центров, ухудшающих параметры СВП, подвергалась сомнениям.

В начале 90-х годов начала активно создаваться кремниевая оптоэлектроника. Из-за того, что кремний является не прямозонным полупроводником, высказывались сомнения о возможности создания интенсивных источников излучения на основе монокристаллического кремния. Демонстрация в 1991г. фоюлюминесценции редкоземельных ионов Ег3+ в кремнии при комнатной температуре показала перспективность развития работ в этом направлении. К началу выполнения работы не были изучены пути повышения интенсивности люминесценции ионов эрбия и эффективности ее возбуждения. В связи с этим было важно изучить процессы образования структурных дефектов, электрически активных и люминесцентных центров при легировании кремния примесью эрбия.

Таким образом, возникла необходимость в развитии физических основ инженерии дефектов в технологии кремниевых СВП и светодиодов. При этом необходимо было развить методики, позволяющие контролировать неравновесные СТД и их поведение на разных стадиях технологического процесса, и провести комплексные исследования, учитывающие взаимосвязь условий изготовления, структурных, оптических и электрофизических свойств в силовых высоковольтных и светоизлучающих структурах и позволяющие контролировать процессы образования и подавления неравновесных СТД и всей системы дефектов, формирующихся на разных стадиях процесса.

Цель диссертационной работы - развитие физических основ инженерии дефектов в технологии кремниевых силовых высоковольтных и светоизлучающих структур, позволяющей изготавливать приборы с высокими параметрами. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

- изучить процессы генерации неравновесных СТД при термических отжигах и диффузии легирующих примесей в режимах, характерных для технологии СВП;

- развить комплекс методов, позволяющих контролировать процессы генерации и подавления неравновесных СТД;

- исследовать электрически активные центры в кремнии, сформированные при термообработках с участием СТД;

- развить методы управления поведением дефектов, образующихся в кремнии при термообработке с участием СТД, и разработать технологию структур СВП; '

- идентифицировать систему дефектов, образующихся при формировании слоев кремния, имплантированных ионами редкоземельных элементов, и выяснить возможность использования этих дефектов для улучшения люминесцентных свойств свето диодов;

- исследовать электролюминесценцию ионов Ег3+ и Но3+ в имплантационных Si:(Er,0) и Si:(Ho,0) структурах, приготовленных методом твердофазной эпитаксии;

- развить технологию светодиодов с люминесценцией ионов Ег3+ и Но3+ и дислокационной люминесценцией и исследовать их свойства.

Научная новизна работы заключается в том, что развит единый подход к изучению физики процессов образования дефектов в технологии кремниевых силовых и светоизлучающих структур; обнаружен и исследован широкий класс новых явлений, происходящих в кремнии с участием собственных дефектов при термическом и радиационном воздействиях; развиты новые экспериментальные методы управления процессами дефектообразования при формировании высококачественного нейтронно-легированного кремния, структур с высоковольтными р-n переходами большой площади и светодиодных структур на основе кремния, имплантированного редкоземельными элементами; предложены методы дифракции у-излучения (для исследования структурных дефектов) и микроплазменной спектроскопии (для определения параметров центров с глубокими уровнями, ответственных за появление микроплазм в р-n переходах); выявлена существенная роль собственных точечных дефектов решетки кремния в формировании структурных дефектов и электрически и оптически активных центров в процессе термического отжига; определены параметры электрически активных центров, сформированных с участием собственных дефектов, определяющих свойства силовых структур; впервые наблюдалась люминесценция редкоземельного элемента гольмия в полупроводниках.

Практическая ценность работы заключается в том, что выявлены основные технологические параметры, управляющие процессами дефектообразования при изготовлении приборных структур, и основные электрически и оптически активные центры, определяющие свойства этих структур.

Разработаны процессы термообработки кремния в хлорсодержащей атмосфере, которые способствовали началу производства нового поколения отечественных диодов и тиристоров на напряжения свыше 4 кВ и токи свыше 1 ООО А.

Создание и исследование структур кремния, легированных редкоземельными элементами, вместе с работами других авторов стимулировало развитие работ по созданию кремниевой оптоэлектроники.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых структур полупроводниковой электроники и при исследованиях физических процессов в научно-исследовательских организациях как в нашей стране, так и за рубежом.

Результаты разработки воспроизводимого получения кремниевых структур с заданными структурными, электрическими и оптическими свойствами заложили научные основы управления процессами дефектообразования при термообработке в технологии кремниевых силовых высоковольтных и светоизлучающих приборов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Контроль пересыщения кремния собственными точечными дефектами при высокотемпературной обработке путем выбора атмосферы позволяет управлять типом и концентрацией образующихся центров с глубокими уровнями.

2. Образование неравновесных собственных точечных дефектов приводит к увеличению концентрации электрически активных атомов алюминия в приповерхностной области пластины кремния и уменьшению скорости диффузии алюминия в инертной атмосфере по сравнению с диффузией в окислительной атмосфере. Концентрационные профили алюминия в условиях пересыщения кремния собственными точечными дефектами описываются в рамках механизмов вытеснения и вакансионного.

3. Направленное и контролируемое введение собственных точечных дефектов путем использования разного состава атмосферы термообработки позволяет управлять дефектной структурой и электрофизическими параметрами нейтронно-легированного кремния и структур с р-n переходами. Проведение диффузии легирующих примесей и окисления в хлорсодержащей атмосфере позволяет изготавливать силовые высоковольтные приборы с требуемыми значениями пробивного напряжения и времени жизни неосновных носителей заряда.

4. Система дефектов, образующихся при изготовлении структур кремниевых светодиодов методом твердофазной эпитаксии на подложках с (111) ориентацией, обеспечивает эффективную электролюминесценцию редкоземельных ионов Ег и Но в режиме пробоя р-n перехода.

5. Температурное возгорание интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ и Но3+ в режиме пробоя р-n переходов в (И l)Si:(Er,0) и (lll)Si:(Ho,0) светодиодах обусловлено перезарядкой центров с глубокими уровнями.

6. Пересыщение кремния собственными межузелъными атомами в процессе термического отжига имплантированных слоев кремния в окислительной атмосфере приводит к появлению рекомбинационного излучения, связанного с образовавшимися протяженными дефектами межузельного типа.

Апробация результатов работы. Результаты исследований, вошедших в диссертацию, докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода, силовых полупроводниковых приборов и преобразователей на их основе (Ташкент, 1979), международной конференции по проблемам силовой преобразовательной техники и автоматизированного электропривода (Пояна-Брашов, СРР, 1982), Всесоюзной конференции "Перспективы развития технологического оборудования, новых материалов и технологических процессов для повышения эффективности производства полупроводниковых приборов силовой электроники" (Белая Церковь, 1985), Всесоюзной научно-технической конференции "Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной и сильноточной техники" (Москва, 1986), международной конференции «Геттерирование и инженерия дефектов в технологии полупроводников», GADEST (Garzau, GDR, 1987, 1989, Chossewitz, Germany, 1991, Spi, Belgium, 1997, приглашенный доклад. Нббг, Sweden, 1999, Catania, Italy, 2001, Erice, Italy, 2007, приглашенный доклад), международной конференции по дефектам в полупроводниках, ICDS (Budapest, Hungary, 1988, Sendai, Japan, 1995, Aveiro, Portugal, 1997, Giessen, Germany, 2001, приглашенный доклад, Albuquerque, New Mexico, USA, 2007, приглашенный доклад), Отраслевом научно-техническом семинаре "Новые силовые полупроводниковые приборы. Проблемы обеспечения качества" (г.Саранск, 1989), V Всесоюзном совещании по материаловедению и физико-химическим основам получения монокристаллического кремния (Москва, 1990, пленарный доклад), конференции по изучению дефектов в полупроводниках с помощью позитронов, PSSD (Halle, Germany, 1994), Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных монокристаллов кремния, «Кремний-96» (Москва, 1996), конференции материаловедческого общества, MRS (San Francisco, California, USA, 1996, приглашенный доклад, Boston, Massachusetts, USA, 1996, 1997), конференции по фотонике международного общества инженеров по оптике, SPIE (San Jose, California, USA, 1997), конференции Европейского материаловедческого общества, E-MRS (Strasbourg, France, 1998, 2000), Всероссийском совещании «Наноструктуры на основе кремния и германия» (Н.Новгород, 1998), Гордоновской исследовательской конференции «Неравновесные процессы в материалах» (Plymouth, New Hampshire, USA, 1999), Всероссийском совещании «Нанофотоника» (Н.Новгород, 1999, 2000, 2001), II Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния, «Кремний - 2000» (Москва, 2000), Российской конференции по физике полупроводников (Н.Новгород, 2001, Екатеринбург, 2007), Межнациональном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, Украина, 2001, 2003, 2004, 2007, 2008), Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе (Москва, 2003), международной конференции «Протяженные дефекты в полупроводниках», EDS (Bologna, Italy, 2002, Chernogolovka, Russia, 2004, Poitiers, France, 2008), Российском совещании по росту кристаллов и пленок кремния и исследованию их физических свойств и структурного совершенства «Кремний-2006» (Красноярск, 2006), Всероссийской конференции "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Н.Новгород, 2006, Казань, 2008, приглашенный доклад), международном симпозиуме "Нанофизика и наноэлектроника" (Н.Новгород, 2007, 2008), Российской конференции с международным участием по физике, материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе, «Кремний-2007» (Москва, 2007), международном семинаре по определению микроструктуры полупроводников с помощью пучка лучей, BIAMS (Toledo, Spain, 2008), международной конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «Кремний-2008» (г.Черноголовка, 2008, приглашенный доклад). Результаты работы докладывались и обсуждались на заседании Президиума АН СССР (Москва, 1982), секции "Материаловедение полупроводников" научного совета АН СССР "Физика и химия полупроводников" (Одесса, 1988), секции "Физика силовых полупроводниковых приборов" научного совета АН СССР "Научные основы электрофизики и электроэнергетики" (Саранск, 1989), а также на научных семинарах ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Физического института им. П.Н. Лебедева, Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов (Черноголовка), Научного центра волоконной оптики (Москва), Физико-технологического института (Москва), ГУП "ОРИОН" (Москва), Massachusetts Institute of Technology (США), Lehigh University (Bethlehem, PA, США), North Western University (Chicago. США), North Caroline State University (США), University of Milano-Bicocco (Milan. Италия). University of Catania (Италия), Aix-Marseille III University (Марсель, Франция), Institute for Semiconductor Physics (Frankfurt/Oder, Germany), Институте Физики (Прага, Чехия), Zhejiang University Hangzhou, КНР).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в двух монографиях, 43 статьях (включая 1 обзорную) и 2 авторских свидетельствах СССР на изобретения, список которых приведен в Заключении. По результатам диссертации сделано более 50 докладов на отечественных и международных конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 6 глав, введения, заключения, содержащего основные результаты и список основных работ автора по теме диссертации, и списка цитируемой литературы. Общий объем 264 страницы, включая 123 рисунка и 9 таблиц. Список литературы содержит 347 наименований. ' I

Содержание работы.

Первая глава содержит обзор литературы по экспериментальным методам и результатам исследования поведения структурных дефектов, включая собственные точечные дефекты, в технологии кремниевых микроэлектронных и силовых приборов. Приводятся результаты исследований автора процессов генерации и релаксации СТД при образовании структурных дефектов во время термообработки и диффузии легирующих примесей, в том числе по разработке метода дифракции у-излучения для исследования структурных дефектов.

Вторая глава посвящена исследованию электрически активных центров, сформированных с участием СТД в процессе термообработки облученных нейтронами пластин кремния и структур с р-n переходами. Проведена идентификация центров с глубокими уровнями, образующихся при высокотемпературной обработке в условиях пересыщения кремния собственными точечными дефектами. Разработан метод определения параметров центров с глубокими уровнями, ответственных за образование микроплазм.

Третья глава содержит результаты разработки методов управления процессами генерации и релаксации собственных точечных дефектов при изготовлении силовых высоковольтных приборов, продемонстрирована высокая эффективность геттерирования дефектов, ответственных за уменьшение времени жизни неосновных носителей заряда и появление низковольтных микроплазм, при термообработке в хлорсодержащей атмосфере. Приводятся результаты по разработке технологий изготовления нейтронно-легированного кремния (HJIK) и силовых высоковольтных приборов.

В четвертой главе изложены результаты по развитию инженерии дефектов в технологии кремниевых светодиодов с электролюминесценцией ионов Ег3+. Глава начинается с обзора литературы по светоизлучающим структурам на основе монокристаллического кремния, подробно рассмотрены методы изготовления таких структур, а также результаты исследования в них структурных, электрофизических и люминесцентных свойств. Приводятся результаты наших исследований по влиянию ориентации поверхности кремния на образование структурных дефектов и люминесцентных центров в структурах Si:(Er,0), изготовленных методом твердофазной эпитаксии. Исследованы эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Ег3+ и температурная зависимость интенсивности электролюминесценции в структурах, изготовленных в разных технологических условиях, в режимах лавинного и туннельного пробоя.

Пятая глава содержит результаты по созданию физических основ инженерии дефектов в технологии кремниевых светодиодных структур с люминесценцией ионов Но3+. Исследовано влияние условий имплантации и постимплантационного отжига на формирование оптически активных центров, что позволило впервые создать структуры с фото- и электролюминесценцией ионов Но3+ и изучить механизмы возбуждения и девозбуждения люминесценции.

Шестая глава посвящена развитию имплантационной технологии светодиодов с дислокационной люминесценцией. Исследовано влияние условий имплантации, в том числе разных типов имплантируемых ионов, и последующей термообработки на формирование структурных дефектов и люминесцентных спектров, изучена их взаимосвязь. Приводятся результаты по разработке имплантационной технологии светодиодов с дислокационной люминесценцией и исследованию их свойств.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

А1] Соболев Н.А., Шек Е.И. Способ изготовления р-п-р-п-структур // Авторское свидет. СССР, № 686556 от 10.10.1978. Б.И. № 22 (1984).

А2] Гусева Н.Б., Соболев Н.А., Шек Е.И. Влияние условий термообработки на образование дефектов в кремнии // Письма в ЖТФ, т.8, в.23, с. 1430-1434 (1982). [A3] Воронин К.Д., Елисеев В.В., Крюкова Н.Н., Панкратов B.C., Соболев Н.А. Челноков В.Е., Шек Е.И. Способ изготовления тиристоров // Авторское свидет. СССР, № 1082229 от 10.06.1982. Б.И. № 16 (2007).

А4] Воронов И.Н., Греськов И.М., Гринштейн П.М., Гучетль Р.И., Мороховец М.А., Соболев Н.А., Стук А.А., Харченко В.А., Челноков В.Е., Шек Е.И. Влияние среды отжига на свойства радиационно-легированного кремния (PJIK) // Письма в ЖТФ, т. 10, в.11, с.645-649 (1984).

А5] Соболев Н.А., Шек Е.И., Дудавский С.И., Кравцов А.А. Подавление свирл-дефектов при термообработке пластин бестигельного кремния в хлорсодержащей атмосфере // ЖТФ, т.55, в.7, с. 1457-1459 (1985).

А6] Курбаков А.И., Рубинова Э.Э., Соболев Н.А., Трунов В.А., Шек Е.И. Исследование кластеров точечных дефектов в монокристаллах кремния с помощью дифракции у-квантов // Кристаллография, т.31, в.5, с.979-985 (1986).

А7] Челноков В.Е., Жиляев Ю.В., Соболев Н.А., Попов И.В. Силовые полупроводниковые приборы // Сер. Силовая преобразовательная техника (Итоги науки и техники). ВИНИТИ, М., т.4, с.108 (1986).

А8] Выжигин Ю.В., Грессеров Б.Н., Соболев Н.А. Исследование влияния глубоких уровней на микроплазменный пробой р-n переходов // ФТП, т.22, в.З, с.536-538 (1988). [А9] Высоцкая В.В., Горин С.Н., Греськов И.М., Соболев Н.А., Ткачева Т.М., Шек Е.И. Исследование микродефектов в нейтронно-трансмутационно-легированном кремнии // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т.24, в.З, с.375-379 (1988).

А10] Курбаков А.И., Рубинова Э.Э., Соболев. Н.А., Стук А.А., Трапезникова И.Н., Трунов В.А., Шек Е.И. Генерация решеточных дефектов при термообработке кремния в хлорсодержащей атмосфере // Письма в ЖТФ, т. 14, в.21, с. 1929-1933 (1988). [All] Выжигин Ю.В., Земан Я., Костылев В.А., Соболев Н.А., Шмид В. Уровни дефектов термообработки в кремнии под гидростатическим давлением // ФТП, т.23, в.4, с.719-722 (1989).

А12] Вильянов А.Ф., Выжигин Ю.В., Грессеров Б.Н., Елисеев В.В., Ликунова В.М., Максутова С.А., Соболев Н.А. Высоковольтные лавинные диодные структуры большой площади //ЖТФ, т.59, в. 10, с. 154-156 (1989).

А13] Соболев Н.А., Стук А.А., Харченко В.А., Шек Е.И., Миненко С.В. Анализ влияния среды отжига на электрофизические параметры радиационно-легированного кремния // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т.26, в.8, с. 1576-1578 (1990).

А14] Грессеров Б.Н., Соболев Н.А., Выжигин Ю.В., Елисеев В.В., Ликунова В.М. Влияние атмосферы термообработки на диффузию алюминия в кремнии // ФТП, т.25, в.5, с.807-812 (1991).

А15] Выжигин Ю.В., Соболев Н.А., Грессеров Б.Н., Шек Е.И. Влияние атмосферы термообработки на образование центров с глубокими уровнями // ФТП, т.25, в.8, с. 1324-1331 (1991).

А16] Соболев Н.А., Курбаков А.И., Кютт Р.Н., Рубинова Э.Э., Соколов А.Е., Шек Е.И. Исследование кремния методом диффузного рассеяния гамма и рентгеновских лучей // ФТТ, т.34, в.8, с.2548-2554 (1992).

А17] Выжигин Ю.В., Соболев Н.А., Грессеров Б.Н., Шек Е.И. Влияние неравновесных собственных точечных дефектов на образование электрически активных центров в кремниевых р-n структурах при термообработке // ФТП, т.26, в.11, с.1938-1944 (1992).

А18] Kurbakov A.I., Sobolev N.A. Gamma-ray diffraction in the study of silicon // Mater. Sci. Eng., v.B22, p.149-158 (1994).

A19] Соболев Ы.А. Светоизлучающие структуры Si:Er: Технология и физические свойства (обзор) // ФТП, т.29, в.7, с. 1153-1177 (1995).

А20] Sobolev N.A. Silicon Doping by Erbium to Create Light-Emitting Structures // Microelectronics Journal, v.26, No.7, p.725-735 (1995).

A21] Sobolev N.A., Shek E.I., Kurbakov A.I., Rubinova E.E., Sokolov A.E. Characterization of Vacancy-Related Defects Introduced during Silicon Heat Treatment by DLTS and Gamma-Ray Diffraction Techniques // Appl. Phys., v.A62, p.259-262 (1996). [A22] Sobolev N.A. Intrinsic point defect engineering in silicon high-voltage power device technology // Chapter 5 in Semiconductor Technology: Processing and Novel Fabrication Techniques, p.131-164 (1997). Ed. Levinshtein M. and Shur M., Wiley-Interscience, New York, USA.

A23] Binetti S., Donghi M., Pizzini S., Castaldini A., Cavallini A., Fraboni F., Sobolev N.A. Erbium in Silicon: Problems and Challenges // Solid State Phenomena, v.57-58, p. 197206 (1997).

A24] Кютт P.H., Соболев H.A. Рентгенодифракционные исследования кремния, имплантированного ионами эрбия с высокими энергиями // ФТТ, т.39, в.5, с.853-857 (1997).

А25] Sobolev N.A., EmePyanov A.M., ShteFmakh K.F. Avalanche breakdown-related electroluminescence in single crystal Si:Er:0 // Appl. Phys. Lett., v.71, No.14, p.1930-1932 (1997).

A26] EmePyanov A.M., Sobolev N.A., Yakimenko A.N. Anomalous temperature dependence of erbium-related electroluminescence in reverse biased silicon р-n junction // Appl. Phys. Lett., v.72, No.10, p.1223-1225 (1998).

A27] Sobolev N.A., Gusev O.B., Shek Е.1., Vdovin V.I., Yugova T.G., EmeFyanov A.M. Photoluminescence and structural defects in erbium-implanted silicon annealed at high temperature // Appl. Phys. Lett., v.72, No.25, p.3326-3328 (1998).

A28] Андреев Б.А., Соболев H.A., Курицын Д.И., Маковийчук М.И., Николаев Ю.А., Паршин Е.О. Низкотемпературная фотолюминесценция кремния, легированного гольмием // ФТП, т.ЗЗ, в.4, с.420-422 (1999).

А29] Соболев Н.А., Шек Е.И., Емельянов A.M., Вдовин В.И., Югова Т.Г. Влияние собственных точечных дефектов на формирование структурных дефектов и оптически активных центров при отжиге кремния, имплантированного эрбием и диспрозием // ФТП, т.ЗЗ, в.6, с.656-659 (1999).

АЗО] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Николаев Ю.А., Вдовин В.И. Влияние ориентации кремниевой подложки на свойства лавинных Si:Er:0 светоизлучающих структур // ФТП, т.ЗЗ, в.6, с.660-663 (1999).

А31] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Николаев Ю.А. Лавинные светодиодные структуры на основе монокристаллического Si:Ho:0, работающие при комнатной температуре // ФТП, т.ЗЗ, в.8, с.931-932 (1999).

А32] Vdovin V.I., Yugova T.G., Sobolev N.A., Shek E.I., Makovijchuk M.I., Parshin E.O. Extended defects in Si wafers implanted by ions of rare-earth elements // Nuclear Instrument Methods, V.B147, p.116-121 (1999).

A33] Sobolev N.A., Nikolaev Yu.A., ЕтеГуапоу A.M., ShtePmakh K.F., Khakuashev P.E., Trishenkov M.A. Excitation cross-section and lifetime of the excited state of erbium ions in avalanching light-emitting Si:Er:0 diodes // J. of Luminescence, v.80, No.1-4, p.315-319 (1999).

A34] Sobolev N.A., Gusev O.B., Shek E.I., Vdovin V.I., Yugova T.G., EmePyanov A.M. Dislocation-related luminescence in Er-implanted silicon // J. of Luminescence, v.80, No.1-4, p.357-361 (1999).

A35] Sobolev N.A., ЕтеГуапоу A.M., Kyutt R.N., Nikolaev Yu.A. Defect engineering in Si:Ho light-emitting structure technology // Solid State Phenomena, v.69-70, p.371-376 (1999).

A36] Емельянов A.M.,Соболев H.A., Тришенков M.A., Хакуашев П.Е. Туннельные светодиоды на основе Si:(Er,0) с малыми временами нарастания электролюминесценции ионов Ег3+ в режиме пробоя // ФТП, т.34, в.8, с.965-969 (2000). [А37] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Николаев Ю.А. Влияние дозы имплантации ионов эрбия на характеристики (111) 8кЕг:0-светодиодных структур, работающих в режиме пробоя р-п перехода// ФТП, т.34, в.9, с. 1069-1072 (2000).

А38] Sobolev N.A., EmePyanov А.М., Shek E.I., Sakharov V.I., Serenkov I.T., Nikolaev Yu.A., Vdovin V.I., Yugova T.G., Makovijchuk M.I., Parshin E.O., Pizzini S. Structural defects and dislocation-related photoluminescence in erbium-implanted silicon // Materials Science Engineering, V.B91-92, p.167-169 (2002).

A39] Kyutt R.N., Sobolev N.A., Nikolaev Yu.A., Vdovin V.I. Defect structure of erbium-doped (111) silicon layers formed by solid phase epitaxy // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, v.B173, p.319-325 (2001).

A40] Sobolev N.A., EmePyanov A.M., Nikolaev Yu.A., Andreev B.A., Krasil'nik Z.F. Holmium-related luminescence in crystalline silicon // Materials Science Engineering, V.B81, p.176-178 (2001).

А41] Sobolev N.A. Defects and their influence on the luminescence of rare earth ions implanted in single cryctal Si // Physica В., v.308-310, p.333-336 (2001). [A42] Sobolev N.A., EmeFyanov A.M., Shek E.I., Vdovin V.I., Yugova T.G., Pizzini S. Correlation between defect structure and luminescence spectra in monocrystalline erbium-implanted silicon //J. of Physics: Condensed Matter, v.14, p.13241-13246 (2002). [A43] Александров O.B., Криворучко A.A., Соболев H.A. Моделирование диффузии алюминия в кремнии в инертной и окислительной средах // ФТП, т.40, в.4, с.385-390 (2006).

А44] Соболев Н.А., Бер Б.Я., Емельянов A.M., Коварский А.П., Шек Е.И. Дислокационная люминесценция в кремнии, обусловленная имплантацией ионов кислорода и последующим отжигом // ФТП, т.41, в.З, с.295-297 (2007). [А45] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Сахаров В.И., Серенков И.Т., Шек Е.И., Тетельбаум Д.И. Дислокационная люминесценция, возникающая в монокристаллическом кремнии после имплантации ионов кремния и последующего отжига // ФТП, т.41, в.5, с.555-557 (2007).

А46] Соболев Н.А., Емельянов A.M., Забродский В.В., Забродская Н.В., Суханов В.Л., Шек Е.И. Si:Er светодиоды с дислокационной люминесценцией при комнатной температуре с сильнолегиро ванным и бором и фосфором поликристаллическими слоями // ФТП, т.41, в.5, с.635-638 (2007).

А47] Sobolev N.A. Point and extended defect engineering as a key to advancing technology of light-emitting diodes based on single crystal Si and SiGe layers // Physica В., v.401-402, p.10-15 (2007).

В заключение считаю своим приятным долгом выразить благодарность и признательность профессорам В.Е. Челнокову и В.Ф. Мастерову, оказавшим большую поддержку при формировании направления исследований - инженерии дефектов в технологии полупроводников.

Искренне благодарю Е.И. Шек, О.В. Александрова, Б.А. Андреева, В.И. Вдовина, О.Б. Гусева, В.В. Елисеева, A.M. Емельянова, А.Е. Калядина, А.И. Курбакова, Р.Н. Кютта, М.И. Маковийчука, Ю.А. Николаева, Е.О. Паршина, В.И. Сахарова, И.Т. Серенкова, А.А. Стука, В.Л. Суханова, Н.М. Шмидт, К.Ф. Штельмаха и других соавторов по опубликованным работам за экспериментальную поддержку и стимулирующие дискуссии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные результаты работы.

1. Продемонстрирована важная роль собственных точечных дефектов в процессах дефектообразования в технологии силовых высоковольтных приборов. Изучение поведения свирл-дефектов и диффузии алюминия позволило исследовать процессы генерации и рекомбинации собственных точечных дефектов в условиях, характерных для силовых высоковольтных приборов, и определять их параметры. Измерение таких параметров дифракции у-излучения с длиной волны 0.003 нм как интегральные коэффициенты отражения и кривые качания позволяет эффективно контролировать систему структурных дефектов в толстых пластинах кремния неразрушающим образом. Пересыщение кремния вакансиями при диффузии в инертной атмосфере увеличивает концентрацию электрически активных атомов алюминия в приповерхностной области и уменьшает скорость диффузии алюминия по сравнению с режимом, когда диффузия в окислительной атмосфере происходит в условиях пересыщения кремния собственными мсжузельными атомами. Концентрационные профили примеси алюминия в условиях пересыщения кремния собственными точечными дефектами описываются моделью диффузии по механизму вытеснения с участием небольшой доли вакансионного механизма.

2. Обнаружено диффузное рассеяние у-излучения на дефектах, образование которых связано с пересыщением кремния вакансиями и собственными межузельными атомами. Впервые "прямым" методом наблюдалась генерация вакансионных дефектов при термообработке кремния в хлорсодержащей атмосфере.

3. Выявлены центры с глубокими уровнями, появление которых обусловлено образованием неравновесных собственных точечных дефектов в кремнии п-типа проводимости в процессе высокотемпературной термообработки. Эти центры характеризуются следующими температурными зависимостями скорости термической эмиссии электронов с них в зону проводимости: при пересыщении кремния собственными межузельными атомами е, = 1.6xl0~15bT2exp(-0.535/kT), е4 = 1.9х 10"17ЬТ2ехр (-0.277/кТ), при пересыщении кремния вакансиями е3 = 1.2xl0"14bT2exp(-0.455/kT), е5 = 4.0х 10"1бЬТ2ехр(-0.266/кТ), е7 = 1.1х10"15ЬТ2ехр(-0.192/кТ), где b = 6.6x1021 cm'V'K"2, Т - температура, к - постоянная Больцмана. Определены коэффициенты гидростатического давления центров с глубокими уровнями: 7,(291 К) = -13.9, у4(190 К) = -10.2, у5(168 К) = 0.84, у7(105 К) = 0.41 мэВ/ГПа, позволяющие отличать центры с глубокими уровнями с одинаковыми температурными зависимостями скорости термической эмиссии электронов с уровня в зону проводимости. Уровень Е1 не является уровнем золота и серы в кремнии. Изучение поведения этих вышеуказанных центров позволяет исследовать влияние разных технологических факторов на процессы генерации и рекомбинации собственных точечных дефектов во время термообработки кремния.

4. Разработан метод микроплазменной спектроскопии центров с глубокими уровнями. Метод основан на измерении температурной зависимости времени появления первого микроплазменного импульса после приложения обратного напряжения заданной величины и позволяет определить параметры центров с глубокими уровнями, ответственных за появление микроплазм. С помощью этого метода установлено, что при неоднородном распределении центры El, Е4 и Е5 приводят к появлению микроплазм.

5. Установлено, что среда отжига радиационных дефектов после облучения кремния нейтронами существенно влияет на образование структурных дефектов и центров, определяющих время жизни неосновных носителей заряда. Термообработка в хлорсодержащей атмосфере подавляет ростовые свирл-дефекты, предотвращает образование структурных дефектов межузельного типа и снижает эффективность центров безызлучательной рекомбинации в нейтронно-легированном кремнии. Разработана технология получения высококачественного (с низкой концентрацией структурных дефектов и высокими значениями времени жизни неосновных носителей заряда) нейтронно-лсгированного кремния, основанная на отжиге радиационных дефектов в хлорсодержащей атмосфере.

6. Отжиг структур с р-п переходами в хлорсодержащей атмосфере позволяет геттерировать нежелательные центры с глубокими уровнями, снижающие значения времени жизни неосновных носителей заряда или вызывающие появление низковольтных микроплазм, и управлять временем жизни неосновных носителей заряда в n-базе структур с р-п переходами путем введения в процессе термообработки рекомбинационных центров, сформированных с участием собственных точечных дефектов.

7. Разработаны основы инженерии собственных точечных дефектов в технологии силовых высоковольтных приборов. Для получения таких приборов на рабочие токи в тысячи ампер и напряжения в несколько тысяч вольт разработана технология, основанная на использовании хлорсодержащеЙ атмосферы в процессах окисления и диффузии легирующих примесей. В структурах, изготовленных по разработанной технологии, концентрация центра Е1, являющегося основным генерационным центром, снижена до уровня 109 см"3, и объемный компонент обратного тока при напряжении до 100 В определяется диффузионной составляющей.

8. Впервые для улучшения параметров светодиодов с электролюминесценцией ионов Ег3+ предложено использовать режим лавинного пробоя р-n перехода, а для изготовления светодиодов с помощью метода твердофазной эпитаксии использовать подложки с (111) ориентацией поверхности. Наибольшая эффективность возбуждения интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ достигается в (11 l)Si:(Er,0) светодиодах в режиме лавинного пробоя р-n перехода. Значение параметра сгт, характеризующего эффективность возбуждения, при комнатной температуре равно 8.7x10"20 см2сек и более чем на порядок величины выше, чем для туннельного пробоя, а соответствующие значения эффективного сечения возбуждения ионов Er3+ а = 2.25x10" 16 см2 и времени жизни возбужденного состояния \ъ!2 т = 380 мкс выше в ~ 3.8 раза.

9. Обнаружен эффект температурного возгорания интенсивности электролюминесценции ионов Ег3+ и Но3+ в режиме пробоя р-n переходов в Si:(Er,0) и Si:(Ho,0) светодиодах, изготовленных методом твердофазной эпитаксии на подложках с (111) ориентацией. Возбуждение ионов происходит по ударному механизму горячими носителями заряда. Эффект обусловлен перезарядкой образующихся в нижней половине запрещенной зоны центров с глубокими уровнями, характеризующихся более высокими значениями сечений захвата дырок по сравнению с электронами.

10. Впервые наблюдались фото- и электролюминесценция ионов Но3+ в монокристаллическом кремнии. Структуры были получены с помощью имплантации ионов гольмия и последующего отжига. Изменение условий имплантации, включая дополнительную имплантацию ионов кислорода, и последующего отжига позволяют управлять структурой Но-содержащих центров: обнаружено образование двух типов излучающих Но-содержащих центров с узкими линиями фотолюминесценции (полуширина которых менее 1.5 см"1) и широкими (> 40 см"1) линиями; узкие линии принадлежат ионам Но3+, находящимся в окружении точечных дефектов, тогда как широкие линии принадлежат ионам Но3+ в SiOx-подобных преципитатах. Разработана технология Si:(Ho,0) светодиодов на длину волны ~ 1.9 мкм, в которых эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Но3+ при комнатной

10 ^ температуре характеризуется значением от = 1.5x10" с\Гсек. Установлено, что механизмы, ответственные за возбуждение и девозбуждение фото- и электролюминесценции ионов Но3+, аналогичны механизмам для ионов Ег3+.

11. Центры с дислокационной люминесценцией в монокристаллическом' кремнии образуются после имплантации ионов Ег, Dy, Но, Si и О и последующего высокотемпературного отжига в окислительной атмосфере (в условиях пересыщения кремния собственными межузельными атомами). Сравнение параметров центров с дислокационной люминесценцией и протяженных дефектов в имплантированных вышеуказанными ионами образцах свидетельствует, что центры с дислокационной люминесценцией образуются под влиянием протяженных дефектов, но не принадлежат им непосредственно. Разработана технология светодиодов с дислокационной люминесценцией на длину волны ~ 1.6 мкм, которая характеризуется высокой воспроизводимостью, однородным распределением протяженных дефектов и центров излучательной рекомбинации по площади имплантируемых пластин большого диаметра, наименьшим количеством центров дислокационной люминесценции по сравнению со всеми другими используемыми технологическими методами и совместимостью с микроэлектронной технологией.

1. М.Г. Мильвидский, В.Б. Освенский. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников // М.: Металлургия, 255с. (1984).

2. К. Рейви. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии // М.: Мир, 475с. (1984).

3. Пер. с англ. под ред. С.Н. Горина.

4. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов. Под ред. П. Антонетти, Д. Антониадиса, Р. Даттона, У. Оулдхейма. // М.: Радио и связь, 496с. (1988). Пер. с англ. под ред. Р.А. Суриса.

5. W. Taylor, B.P.R. Marioton, T.Y. Tan, U. Gosele. The diffusivity of silicon self-interstitials // Radiat. Effects and Defectin Solids, v.111-112, p.131-150 (1989).

6. P.M. Fahey, P.B. Griffin, J.D. Phimmer. Point defects and dopant diffusion in silicon // Rev. Mod. Phys., v.61, No.2, p.289-384 (1989).

7. Ю.А. Евсеев. Полупроводниковые приборы для мощных высоковольтных преобразовательных устройств // М.: Энергия, 192с. (1978).

8. П. Тейлор. Расчет и проектирование тиристоров // М.: Энергоатомиздат, 208с. (1990). Пер. с англ. под ред. Ю.А. Евсеева.

9. В.Е. Челноков, Ю.В. Жиляев, Н.А. Соболев, И.В. Попов. Силовые полупроводниковые приборы // Сер. Силовая преобразовательная техника (Итоги науки и техники). ВИНИТИ, М., т.4, 108с. (1986).

10. Радиационные эффекты в полупроводниках. Под ред. Л.С. Смирнова. //Новосибирск: Наука, 181с. (1983).

11. М.И. Осовский, Э.С. Фалькевич, И.Ф. Червоный. Образование свирл-дефектов в бездислокациопном монокристалле кремния // ФТТ, т.25, в.9, с.2842-2844 (1983).

12. Н. Foil, U. Gosele, В.О. Kolbesen. The formation of swirl defects in silicon by agglomeration of self-interstitials // J. Cryst. Growth, v.40, No.l, p.90-103 (1977).

13. A.A. Sitnikova, L.M. Sorokin, I.E. Talanin, E.G. Sheikhet, E.S. Falkevich. Electron-microscopic study of microdefects in silicon single crystals grown at high speed // Phys. Stat. Sol., v.A81, No.2, p.433-438 (1984).

14. A.A. Ситникова, Л.М. Сорокин, И.Е. Таланин. Исследование природы микродефектов бездислокационных монокристаллов кремния // ФТТ, т.28, в.6, с. 1829-2833 (1986).

15. M.G. Milvidsky, V.B. Osvenskiy, S.S. Shifrin. Effect of doping on formation of dislocation structure in semiconductor crystals // J. Cryst. Growth, v.52, No.l, p.396-404 (1981).

16. J. Chikava, S. Shirai. Swirl defects in float-zoned silicon crystals // Jap. J. Appl. Phys., v.18, No.l, p.153-164 (1979).

17. A.I.R. de Kock. Microdefects in dislocation-free silicon crystals // Philips Research Reports Suppl., No.l, p.1-102 (1973).

18. A.I.R. de Kock. The elimination of vacancy-cluster formation in dislocation-free silicon crystals // J. Electrochem. Soc., v.l, p.1851-1856 (1971).

19. H. Foil, B.O. Kolbesen. Formation and nature of swirl defects in silicon // Appl. Phys., v.8, No.4, p.319-331 (1975).

20. A.I.R. de Kock. The effect of doping on the formation of swirl defects in dislocation-free Czochralski-grown silicon // J. Cryst. Growth, v.49, No.4, p.718-734 (1980).

21. S.M. Hu. Defects in silicon substrates // J. Vacuum. Sci. Technol., v.14, No.l, p.17-31 (1977).

22. V.V. Voronkov. The mechanism of swirl defect formation in silicon // J. Cryst. Growth, v.59, No.3, p.625-643 (1982).

23. A. Usami, K. Okura, T. Maki. Effect of swirls and stacking faults on the minority carrier lifetime in silicon MOS capacitors // J. Phys. D.: Appl. Phys., v.10, No.5, p.163-165 (1977).

24. A.I.R. de Kock, S.D. Ferris, L.C. Kimerling, H.J. Leamy. Investigation of defects and striations in as-grown Si crystals by SEM using Schottky diodes // Appl. Phys. Lett., v.27, No.5, p.312- 313 (1975).

25. H.B. Веселовская, Ю.В. Данковский. Условия выявления и поведение микродефектов в бездислокационном кремнии // Синтез и рост совершенных кристаллов и плёнок полупроводников. Новосибирск: Наука, с.214-218 (1981).

26. S.E. Bradshow, J. Coorisen. Silicon for electronic devices // J. Cryst. Growth, v.48, No.4, p.514-529 (1980).

27. B.JI. Инденбом. Напряжения, дислокации и кластеры в кремнии // Материалы электронной техники, ч.2. Состав, структура и электрофизические свойства, с.47-59 (1983).

28. В.В. Высоцкая, С.Н. Горин, Ю.А. Сидоров. Распределение микродефектов А-типа в пластинах кремния при диффузии и термическом отжиге // Известия АН СССР. Неорганические материалы, т.22, в.7, с.1072-1076 (1986).

29. K.V. Ravi. The orientation dependence of stacking fault nucleation in silicon // Phil. Mag., v.31, p.405-410 (1975).

30. K.JI. Енишерлова, B.H. Мордкович, Т.Ф. Русак. Исследование взаимосвязи между кластерами точечных дефектов и окислительными дефектами упаковки // Электронная техника. Сер. 2. Материалы, в.З (176), с.23-25 (1983).

31. Ю.Я. Амиров, Н.Б. Гусева, А.А. Ситникова. Исследование поведения параметров кремния в процессе высокотемпературных обработок // Научные труды Гирсдмета, т. 102, с.79-82 (1980).

32. П.И. Баранский, В.М. Бабич, Ю.П. Доценко. Влияние термообработки на электрофизические параметры и структурное совершенство кристаллов кремния // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т. 19, в.1, с.5-8 (1982).

33. В.В. Воронков, Б.Н. Савельев, Г.И. Воронкова, В.В. Добровенский, М.М. Гулямов, А.С. Филлер. Природа аномального травления кремния, содержащего водород // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т. 10, в.5, с. 801-804 (1975).

34. Ю.М. Шашков. Выращивание монокристаллов и пленок материалов твердотельной электроники // Итоги науки и техники. Электроника. М.: ВИНИТИ, т. 14, с.174-212 (1982).

35. А.Г. Итальянцев, В.Н. Мордкович. Эмиссионная модель аннигиляции агломератов точечных дефектов в условиях быстрого нагрева кристаллов // ЖТФ, т.53, в.5, с.937-939 (1983).

36. А.О. Смульский. О не тождественности результатов форсированного нагрева и стандартной термообработки в полупроводниковой технологии // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы, в. 1(160), с.60-67 (1983).

37. Г.З. Немцев, А.И. Пекарев, Ю.Д. Чистяков, А.Н. Бурмистров. Геттерирование точечных дефектов в производстве полупроводниковых приборов // Зарубежная электронная техника, в.11(245), с.3-63 (1981).

38. J.R. Monkowski. Gettering processes for defect control // Sol. St. Techn., v.24, No.7, p.44-51 (1981).

39. B.A. Лабунов. Современные методы геттерировання в технологии полупроводниковой электроники // Зарубежная электронная техника, в.11(270), е.3-66 (1983).

40. Н. Shiraki. Elimination of stacking faults in silicon wafers by HC1 added dry O2 oxidation // Jap. J. Appl. Phys., v.14, No.6, p.747-752 (1975).

41. B.A Бушуев, P.H. Кютт, Ю.П. Хапачев. Физические принципы рентгенодифракто-метрического определения параметров реальной структуры многослойных эпитаксиальных пленок // Изд. КБГУ, Нальчик, 180с. (1996).

42. S. Yasuami, J. Harada, К. Wakamatsu. Observation of small defects in silicon crystal by diffuse x-ray scattering// J. Appl. Phys., v.50, No.ll, p.6860-6864 (1979).

43. J.R. Patel. X-ray diffuse scattering from silicon containing oxygen clusters // J. Appl. Cryst., v.8. p.186-191 (1975).

44. H. Kim, S. Gotoh, T. Takahashi, T. Ishikawa, S. Kikuta. Analysis of microdefects in a silicon single crystals by diffuse X-ray scattering using synchrotron radiation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, V.A246, p.810-813 (1986).

45. B.C. Larson, J.F. Barhorst. Diffuse X-ray scattering for the study of defects in silicon // Defects in Semiconductors, V.2. Eds. J. Narayan and T.Y. Tan, North-Holland, New-York, p.151-162 (1981).

46. W. Mayer, H. Peisl. Investigation of neutron-irradiated silicon by diffuse X-ray scattering // J. Nuclear Materials, v.108-109, p.627-634 (1982).

47. K.D. Liss, A. Magerly, J.R. Schneider, W. Zulehner. In situ neutron diffraction study of lattice deformation during oxygen precipitation in silicon // J. Appl. Phys., v.70, No.3, p.1276-1280 (1991).

48. A. Freund, J.R. Schneider. Two new experimental diffraction methods for a precise measurement of crystal perfection // J. Cryst. Growth, v. 13-14, p.247-251 (1972).

49. R.W. Alkire, W.B. Yellon, J.R. Schneider. Determination of the absolute structure factor for the forbidden (222) reflection in silicon using 0.12-A у rays // Phys. Rev., v.B26, No.6, p.3097-3104 (1982).

50. A.H. Даровских, Е.И. Забидаров, В.И. Козлов. Исследования совершенства кристаллической структуры мозаичных монокристаллов с помощью гамма-дифрактометра // Препринт ЛИЯФ, No.614 (1980).

51. J.R. Schneider, H.A. Graf, O.D. Goncales, W. von Ammon, P. Stallhofer, P. Walitzki. y-ray diffraction studies of the perfection of large silicon single crystals //J. Cryst. Growth, v.80, p.225-240 (1987).

52. J.R. Schneider, H. Nagasawa, W. Drube, R. Frahm, L.E. Berman, J.B. Hastings, D.P. Siddons, W. Zulehner. Hamburger Synchrotronstrahlungslabor HASYLAB at DESY. // Annual Report, p.277 (1988).

53. D.P. Siddons, J.B. Hastings, J.R. Schneider, L.E. Berman. Proceedings of SRI-88 // Tsukuba, Japan, 29.8.-2.9 (1988).

54. Б.И. Болтакс. Диффузия в полупроводниках // Гос. изд-во физико-математической литературы, М., 463с. (1961).

55. W. Frank, U. Gosele, Н. Mehrer, A. Seeger. Diffusion in Si and Ge // In "Diffusion in crystalline solids", Academic Press., p.63-142 (1984). Eds. by G.E. Murch, A.S. Nowick.

56. Ch. Ortiz, D. Mathiot, Ch. Dubois, R. Jerisian. Diffusion of low-dose implanted aluminum in silicon in inert and dry O2 ambient // J. Appl. Phys., v.87, p.2661-2663 (2000).

57. Б.Н. Грессеров, H.A. Соболев. Термодинамика окисления кремния в хлорсодержащей атмосфере // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т.26, в.8, с.1762-1763 (1990).

58. F. Secco dvAragona. Anneling behavior and etching phenomena of microdefects in dislocation-free float-zone silicon // Phys. Stat. Sol., v.A7, No.2, p.577-582 (1971).

59. H.A. Соболев, Е.И. Шек, С.И. Дудавский, А.А. Кравцов. Подавление свирл-дефектов при термообработке пластин бестигельного кремния в хлорсодержащей атмосфере // ЖТФ, т.55, в.7, с. 1457-1459 (1985).

60. А.И. Курбаков, Э.Э. Рубинова, Н.А. Соболев, В.А. Трунов, Е.И. Шек. Исследование кластеров точечных дефектов в монокристаллах кремния с помощью дифракции у-квантов // Кристаллография, т.31, в.5, с.979-985 (1986).

61. A.I. Kurbakov, N.A. Sobolev. Gamma-ray diffraction in the study of silicon // Mater. Sci. Eng., V.B22, p.149-158 (1994).

62. P.J.E. Aldred, M. Hart. The Electron Distribution in Silicon. I. Experiment // Proc. Roy. Soc. London, V.A332, p.223-235 (1973).

63. B.JI. Алексеев. Дифракция на изогнутом кристалле // Препринт ФТИ, No.086, (1968).

64. J.M. Meese, ed. Proc. 2nd Int. Conf. on Neutron Transmutation Doping in Semiconductors // Columbia, MO, Plenum Press, New York, April 23-26, (1978).

65. JI.C. Смирнов, С.П. Соловьев, В.Ф. Стась, В.А. Харченко. Легирование полупроводников методом ядерных превращений // Новосибирск: Наука, (1981).

66. В.В. Высоцкая, С.Н. Горин, И.М. Греськов, Н.А. Соболев, Т.М. Ткачева, Е.И. Шек. Исследование микродефектов в нейтронно-трансмутационио-легированном кремнии // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т.24, в.З, с.375-379 (1988).

67. Н.А. Соболев, А.И. Курбаков, Р.Н. Кютт, Э.Э. Рубинова, А.Е. Соколов, Е.И. Шек. Исследование кремния методом диффузного рассеяния гамма и рентгеновских лучей // ФТТ, т.34, в.8, с.2548-2554 (1992).

68. А.И. Курбаков, Э.Э. Рубинова, Н.А. Соболев, А.А. Стук, И.Н. Трапезникова, В.А. Трунов, Е.И. Шек. Генерация решеточных дефектов при термообработке кремния в хлорсодержащеЙ атмосфере // Письма в ЖТФ, т. 14, в.21, с. 1929-1933 (1988).

69. N.A. Sobolev, Yu.V. Vyzhigin, B.N. Gresserov, E.I. Sheck, A.I. Kurbakov, E.E. Rubinova, V.A. Trunov. Silicon device engineering by intrinsic point defect control // Sol. St. Phenomena, v.19-20, p.169-174 (1991).

70. N.A. Sobolev, E.I. Shek, A.I. Kurbakov, E.E. Rubinova, A.E. Sokolov. Characterization of Vacancy-Related Defects Introduced during Silicon Heat Treatment by DLTS and Gamma-Ray Diffraction Techniques // Appl. Phys., V.A62, p.259-262 (1996).

71. A. Lida, K. Kohra. Separate measurements of dynamical and kinematical X-ray diffractions from silicon crystals with a triple crystal diffractometer // Phys. Stat. Sol., v.A51, No.2, p.533-542 (1979).

72. И.В. Грехов, JI.H. Крылов, И.А. Линийчук. Современные диффузионные методы получения кремниевых элементов силовых неуправляемых и управляемых вентилей // М.: Информэлектро, (1966).

73. S. Mizuo, Н. Higuchi. Effect of oxidation on aluminum diffusion in silicon // Jap. J. Appl. Phys., v.21, No.l, p.56-60 (1982).

74. H.A. Соболев, B.E. Челноков, Е.И. Шек. Диффузионные процессы изготовления кремниевых структур в хлорсодержащеЙ атмосфере // Электротехн. пром-сть, Сер. Преобразоват. техника, в.9(167), с.15-17 (1984).

75. О. Krause, Н. Ryssel, P. Pichler. Determination of aluminum diffusion parameters in silicon // J. Appl. Phys., v.91, No.9, p.5645-5649 (2002).

76. Б.Н. Грессеров, Н.А. Соболев, Ю.В. Выжигин, В.В. Елисеев, В.М. Ликунова. Влияние атмосферы термообработки на диффузию алюминия в кремнии // ФТП, т.25, в.5, с.807-812 (1991).

77. О.В. Александров, А.А. Криворучко, Н.А. Соболев. Моделирование диффузии алюминия в кремнии в инертной и окислительной средах // ФТП, т.40, в.4, с.З85-390 (2006).

78. D.M. Caughey, R.T. Tomas. Carrier mobility in silicon empirically related to doping and field // Proc. IEEE, v.55, No.12, p.2192-2193 (1967).

79. Е.Г. Гук, A.B. Ельцов, В.Б. Шуман, T.A. Юрре. Фоторезисты-диффузанты в полупроводниковой технологии // Л.: Наука. 118с. (1984).

80. Молекулярно-пучковая эпитаксия и гетероструктуры. Под ред. Л. Ченга, К. Плога. // М.: Мир, 584с. (1989). Пер. с англ. под ред. Ж.И. Алферова, Ю.В. Шмарцева.

81. T.Y. Tan, U. Gosele. Kinetics of silicon stacking fault growth/shrinkage in an oxidizing ambient containing a chlorine compound // J. Appl. Phys., v.53, No.7, p.4767-4778 (1982).

82. U. Gosele, T.Y. Tan. The influence of point defects on diffusion and gettering // Materials Research Soc. Symp. Proc., v.36, p. 105-116 (1985).

83. G.B. Bronner, J.D. Plummer. Gettering of gold in silicon: A tool for understanding the properties of silicon interstitials // J. Appl. Phys., v.61, No.12, p.5286-5298 (1987).

84. HJ. Gossman, C.S. Raferty, H.S. Luftman, F.C. Unterwald, T. Boone, J.M. Poate. Oxidation enhanced diffusion in Si B-doped superlattices and Si self-interstitial diffusivities // Appl. Phys. Lett., v.63, No.5, p.639-641 (1993).

85. S.M. Hu. Interstitial and vacancy concentrations in the presence of interstitial injection // J. Appl. Phys., v.57, No.4. p.1069-1075 (1985).

86. R.C. Miller, A. Savage. Diffusion of Aluminum in Single Crystal Silicon // J. Appl. Phys., v.27, No.9, p.1430-1433 (1956).

87. W.R. Wilcok, T.J. La Chapelle. Mechanism of Gold diffusion into Silicon // J. Appl. Phys., v.35, No.l, p.240-246 (1964).

88. M. Yoshida, K. Saito. Dissociative diffusion of nickel in silicon and self-diffusion of silicon // Jap. J. Appl. Phys., v.6, p.573-576 (1967).

89. U. Gosele, F.F. Morehead, W. Frank, A. Seeger. Diffusion of gold in silicon: A new model // Appl. Phys. Lett., v.38, No.3, p.157-159 (1981).

90. H. Bracht, N.A. Stolwijk, K.H. Melirer. Properties of intrinsic point defects in silicon determined by zinc diffusion experiments under nonequilibrium conditions // Phys. Rev., v.B52, No.23, p.16542-16560 (1995).

91. F.C. Frank, D. Turnbull. Mechanism of Diffusion of Copper in Germanium // Phys. Rev., v.104, No.3, p.617-618 (1956).

92. U. Gosele, W. Frank, A. Seeger. Mechanism and kinetics of the diffusion of gold in silicon // Appl. Phys., v.A23, No.4, p.361-368 (1980).

93. G.D. Watkins. A Microscopic View of Radiation Damage in Semiconductors Using EPR as a Probe // IEEE Trans., v.16, p.13-18 (1969).

94. В.В. Емцев, T.B. Машовец. Примеси и дефекты в полупроводниках // М.: Радио и связь, 248с. (1981).

95. N.E.B. Cowern. General model for intrinsic dopant diffusion in silicon under nonequilibrium point-defect conditions // J. Appl. Phys., v.64, No.9, p.4484-4490 (1988).

96. N.E.B. Cowern, K.T.F. Janssen, G.F.A. van de Walle, D.J. Gravesteijn. Impurity diffusion via an intermediate species: The B-Si system // Phys. Rev. Lett., v.65, No.19, p.2434-2437 (1990).

97. N.E.B. Cowern, G.F.A. van de Walle, D.J. Gravesteijn, C.J. Vriezema. Experiments on atomic-scale mechanisms of diffusion // Phys. Rev. Lett., v.67, No.2, p.212-215 (1991).

98. Кремний монокристаллический для силовой полупроводниковой техники // ТУ 48-4-294-74

99. И.Н. Воронов, П.М. Гринштейн. Современное состояние и перспективы развития получения монокристаллического кремния для силовых полупроводниковых приборов // Электротехника, в.З, с.30-34 (1984).

100. И.Н. Воронов, П.М. Гринштейн, Р.И. Гучетль. Статистический анализ опытно-промышленного производства нейтроннолегированного кремния на реакторах типа РБМК-1000 // Письма в ЖТФ, т. 10, в.24, с. 1477-1482 (1984).

101. J. Cleeland, P. Fleming. Electrical property studies of neutron transmutation doped silicon // Proc. 2nd Internat conf. "Neutron transmutation doping of semiconductors", p.261-279 (1979).

102. H. Stein. Atomic displacement effects in neutron transmutation doping // Proc. 2nd Internat conf. "Neutron transmutation doping of semiconductors", p.220-247 (1979).

103. B.C. Larson, R.T. Young, T. Naragan. Defects annealing studies in neutron transmutation doped silicon // Proc. 2nd Internat. conf. "Neutron transmutation doping of semiconductors", p.281-289 (1979).

104. M. Hill, Van Iseghem, W. Zimmerman. Preparation and application of neutron transmutation doped silicon for power device research // IEEE Trans. Electr. Dev., v.ED-23, No.8, p.809-813 (1976).

105. J. Guldberg. Electron trap annealing in neutron transmutation doped silicon // Appl. Phys. Lett., v.31, p.578-580 (1977).

106. Б. Балига, А. Эвуэрей. Уровни дефектов, определяющие свойства ТЛ-кремния после отжига. Под ред. Дж. Миза. // "Нейтронное трансмутационное легирование полупроводников", с.185-207, М.: Мир, 264с. (1982). Пер. с англ. под ред. В.Н. Мордковича.

107. Y. Tokuda, A. Usami. Studies of annealing of neutron-produced defects in silicon by transconductance measurements of junction field-effect transistors // J. Appl. Phys., v.49, p.181-187 (1978).

108. J.W. Farmer, J.M. Meese. Deep level transient spectroscopy of neutron irradiated semiconductors // J. Nuclear Materials, v.108-109, p.700-708 (1982).

109. И.М. Греськов, С.П. Соловьев, В.А. Харченко. Влияние облучения реакторными нейтронами и термообработки на микродефекты в бездислокационном кремнии // Неорганические материалы, т.16, в.7, с.1141-1145 (1980).

110. И.Н. Воронов, П.М. Гринштейн, Р.И. Гучетль. Влияние отжига на электрофизические и структурные свойства бездислокационных кристаллов кремния, облученных нейтронами // Неорганические материалы, т. 16, в.11, с. 1896-1900 (1980).

111. И.М. Греськов, Н.Б. Гусева, И.П. Никитина. Изменение микроструктуры бездислокационных кристаллов кремния при ядерном легировании // Вопросы атомной науки и техники, No.4(23), с. 17-21 (1982).

112. И.М. Греськов, С.П. Соловьев. Влияние ростовых дефектов на электрофизические и структурные свойства радиационно-легированного кремния // ФТП, т. 12, в. 10, с. 1879-1882 (1978).

113. М.Г. Мильвидский, В.Б. Освенский. Структурные дефекты в эпитаксиальных слоях полупроводников // М.: Металлургия, 160с. (1985).

114. D.V. Lang. Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors I I J. Appl. Phys., v.45, No.7, p.3023-3032 (1974).

115. JI.C. Берман, A.A. Лебедев. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках//Л.: Наука, 176с. (1981).

116. L.D. Yau, С.Т. Sah. Quenched-in centers in silicon р-n junctions // Sol. St. Electron., v.17, p.193-201 (1974).

117. C.T. Sah, C.T. Wang. Experiments on the origin of process-induced recombination centers in silicon//J. Appl. Phys., v.46, No.4, p.1767-1776 (1975).

118. D.V. Lang, H.G. Grimmeiss, E. Meijer, M.H. Jaros. Complex nature of gold-related deeplevels in silicon// Phys. Rev., v.B22, No.7, p.3917-3931 (1980).

119. W. Jantsch, K. Wunstel, O. Kumagai, P. Vogl. Deep levels in semiconductors: A quantitative criterion // Phys. Rev., v.B25, p.5515-5518 (1982).

120. Е.И. Иванов, Л.Б. Лопатина, В.Л. Суханов, В.В. Тучкевич, Н.М. Шмидт. О влияниинеравновесных решеточных дефектов на вольтамперную характеристику кремниевых р-n переходов // ФТП, т. 16, в.2, с.207-211 (1982).

121. М. Tanenbaum, A.D. Mills. Preparation of Uniform Resistivity n-Type Silicon by Nuclear Transmutation // J. Electrochem. Soc., v.108, No.2, p.171-176 (1961).

122. Н.М. Janus. О. Malmros. Application of Thermal Neutron Irradiation for Large Scale Production of Homogeneous Phosphorus Doping of Float-zone Silicon // IEEE Trans., v.ED-23, No.8, p.797-802 (1976).

123. Основные технологии кремниевых интегральных схем. Окисление. Диффузия. Эпитаксия. Под. ред. Р.Бургера и Р. Донована. // М.: Мир, 451с. Пер. с англ. под ред. В.Н. Мордковича и Ф.П. Пресса (1969).

124. М.Г. Мильвидский. Полупроводниковые материалы в современной электронике // М.: Наука, 144с. (1986).

125. C.T. Sah, R.N. Noyce, W. Shockley. Carrier Generation and Recombination in p-n Junction and р-n Junction Characteristics // Proc. IEEE, v.45. No.9, p.1228-1237 (1957).

126. Ю.В. Выжигин, Я. Земан, B.A. Костылев, Н.А. Соболев, В. Шмид. Уровни дефектов термообработки в кремнии под гидростатическим давлением // ФТП, т.23, в.4, с.719-722 (1989).

127. N.A. Sobolev, Yu.V. Vyzhigin, V.V. Eliseev, V.A. Kostylev, V.M. Likunova, E.I. Sheck. Effect of Heat Treatment on Defect Formation in Silicon // Sol. St. Phenomena, v.6-7, p.181-186 (1989).

128. Ю.В. Выжигин, Н.А. Соболев, Б.Н. Грессеров, Е.И. Шек. Влияние атмосферы термообработки на образование центров с глубокими уровнями // ФТП, т.25, в.8, с.1324-1331 (1991).

129. G. Ferenczi, J. Boda, Т. Pavelka. Isothermal frequency scan DLTS // Phys. St. Sol., V.A94, No.2, p.K119-K124 (1986).

130. J.A. Van Vechten. Divacancy binding enthalpy and contribution of divacancies to self-diffusion in Si // Phys. Rev., v.B33, No.4, p.2674-2689 (1986).

131. A. Seeger, H. Foil, W. Frank. // In "Radiation defects in semiconductors", Inst. Phys. Conf. Ser., No.31, p.12-43 (1977). Eds. dy N.B. Nrli and J. W. Corbett (IOP, Bristol).

132. S.M. Hu. Point defect generation and enhanced diffusion in silicon due to tantalum silicide overlays // Appl. Phys. Lett., v.51, No.5, p.308-310 (1987).

133. E.B. Астрова, В.Б. Воронков, B.A. Козлов, A.A. Лебедев, В. Экке. Емкостная спектроскопия дефектов термообработки в кремнии // Препринт Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе, Академия наук СССР, Ленинград, No.1161, 26с. (1987).

134. D.H. Paxman, K.R. Whight. Observation of lifetime controlling recombination centres insilicon power devices // Sol. St. Electron., v.23, No.2, p.129-132 (1980).

135. A. Senes. NTD silicon behavior during diffusion heat treatment and high power device optimization // Proc. 3rd Int. Conf. on Neutron Transmutation Doping of Silicon, p.339-353 (1980).

136. L.C. Kimerling, J.L. Benton, J.J. Rubin. Transition metal impurities in silicon // Inst. Phys. Conf. Ser., No.59, p.217-222 (1981).

137. G.A. Samara, C.E. Barnes. Lattice relaxation accompanying carrier capture and emission by deep electronic levels in semiconductors // Phys. Rev. Lett., v. 57, No. 16, p.2069 -2072 (1986).

138. G.A. Samara, C.E. Barnes. Pressure dependence of impurity levels in semiconductors: the deep gold acceptor level and shallow donor and acceptor levels in silicon // Phys. Rev., v.B35, p.7575-7584 (1987).

139. L.D. Yau, C.T. Sah. Measurement of trapped-minority-carrier thermal emission rates from Au, Ag, and Co traps in silicon // Appl. Phys. Lett., v.21, No.4, p.157-158 (1972).

140. П.В. Акимов, И.В. Грехов, Ю.Н. Сережкин. Температурная зависимость напряжения лавинного пробоя диодов, изготовленных из кремния с высоким содержанием растворенного кислорода // ФТП, т.9, в.4, с.764-767 (1975).

141. В.П. Коршунов, И.Г. Марченко. Влияние электронного облучения при различных температурах на напряжение лавинного пробоя кремниевых р-п-структур // ФТП, т.16, в.4, с.751-753 (1982).

142. В.П. Коршунов, И.Г. Марченко. Особенности изменения температурной зависимости дифференциального сопротивления в области лавинного пробоя облученных Si р-п переходов // ФТП, т. 17. в. 12, с.2201-2203 (1983).

143. Е.В. Астрова, В.М. Волле, В.Б. Воронков, В.А. Козлов, А.А. Лебедев. Влияние глубоких уровней на пробивное напряжение диодов // ФТП, т.20, в.11, с.2122-2125 (1986).

144. Ю.В. Выжигин, Б.Н. Грессеров, Н.А. Соболев. Исследование влияния глубоких уровней на микроплазменный пробой р-п переходов // ФТП, т.22, в.З, с.536-538 (1988).

145. Б.С. Кондратьев, Н.А. Соболев, В.Е. Челноков. Температурная зависимость напряжения пробоя микроплазм в высоковольтных р-п-структурах // В кн."Силовые полупроводниковые приборы'', Таллин, с. 15-18 (1986).

146. В.Е. Челноков, Ю.А. Евсеев. Физические основы работы силовых полупроводниковых приборов // М.: Энергия, 280с. (1973).

147. Ю.В. Выжигин, Н.А. Соболев, Б.Н. Грееееров, Е.И. Шек. Влияние неравновесных собственных точечных дефектов на образование электрически активных центров в кремниевых р-n структурах при термообработке // ФТП, т.26, в.11, с.1938-1944 (1992).

148. В. Lax, S.T. Neustadter. Transient response of a р-n junction // J. Appl. Phys., v.25, No.9, p.1148-1154 (1954).

149. B.M. Волле, И.В. Грехов, JI.A. Делимова, M.E. Левинштейн. Ток обратносмещенного кремниевого р-n перехода при высоких напряжениях смещения // ФТП, т.9, в.4, с.650-656 (1975).

150. W. Shockley. Electrons and Holes in Semiconductors // D.Van Nostrand, Princeton, New1. Jersy, (1950).

151. Л. Бишофф. Применение нейтронно-легированного кремния в полупроводниковыхдетекторах // ФТП, т. 19, в. 12, с.2118-2121 (1985).

152. Н.А. Соболев, А.А. Стук, В.А. Харченко, Е.И. Шек, С.В. Миненко. Анализ влияниясреды отжига на электрофизические параметры радиационно-лсгированного кремния // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т.26, в.8, с. 1576-1578 (1990).

153. П.М. Гринштейн, Р.И. Гучетль, С.И. Дудавский. Анализ требований к однородности исходного кремния для радиационного легирования // Цв. Металлы, в.8, с.72-74 (1984).

154. Кремний монокристалличсский в слитках, однороднолегированный фосфором для силовой полупроводниковой техники // ТУ 49-4-443-83 с изменениями 1, 2, 3.

155. Б.И. Болтакс. Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках // Л.: Наука, 384с.1972).

156. Н.Б. Гусева, Н.А. Соболев, Е.И. Шек. Влияние условий термообработки на образование дефектов в кремнии // Письма в ЖТФ, т.8, в.23, с. 1430-1434 (1982).

157. Н.Б. Гусева, И.П. Никитина, А.А. Ситникова, Сорокин JI.M., И.Л. Шульпина. Изучение изменения структурного совершенства бестигельного кремния в результате высокотемпературной обработки // ФТТ, т.21, с.1376-1380 (1979).

158. В.В. Воронков, Б.Н. Савельев, Г.И. Воронкова, В.В. Добровенский, М.М. Гулямов, А.С. Филлер. Природа аномального травления кремния, содержащего водород // Известия АН СССР, сер. Неорганические материалы, т.10, в.5, с.801-804 (1975).

159. Н. Shiraki. Stacking fault generation suppression and grown-in defect elimination in dislocation free silicon wafers by HC1 oxidation // Jap. J. Appl. Phys., v.15, No.l, p.1-10 (1976).

160. Э.Г. Ажажа, Б.А. Кондрацкий, И.П. Очкасова, В.П. Соломахин. Термическое окисление в присутствии паров четыреххлористого углерода // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы, в.4(106), с.85-94 (1976).

161. А. А. Лебедев, Н.А.Соболев, Е.И. Шек. Исследование процесса высокотемпературного окисления кремниевых структур в присутствии паров четыреххлористого углерода // Электротсхн. пром-сть. Сер. Преобразоват. техника, в.6(113), с.2-4 (1979).

162. К. Graff, Н. Pieper. The properties of iron in silicon // J. Electrochem. Soc., v.128, No.3,p.669-674 (1981).

163. G.V. Lucovsky. On the photoionization of deep impurity centers in semiconductors // Sol. St. Commun, v.3, No.10, p.299-302 (1965).

164. В.И. Золотарев, П.Е. Кандыба, Г.А. Пережогин. Поведение натрия, меди и золота впроцессе термической обработки кремниевых структур в хлорсодержащей атмосфере // Электронная техника. Сер. 3., в. 1(61), с.68-72 (1976).

165. Н.А. Соболев, Е.И. Шек. Способ изготовления р-п-р-п-структур // Авторское свидет. СССР, No.686556 от 10.10.1978. Б.И. No.22 (1984).

166. К.Д. Воронин, В.В. Елисеев, Н.Н. Крюкова, B.C. Панкратов, Н.А. Соболев, В.Е. Челноков, Е.И. Шек. Способ изготовления тиристоров // Авторское свидет. СССР, No. 1082229, от 10.06.1982. Б.И. No. 16 (2007).

167. И.В. Грехов, Ю.Н. Сережкин. Лавинный пробой р-п-перехода в полупроводниках //Л.: Энергия, 152с. (1980).

168. А.С. Зубрилов, В.Б. Шуман. Лавинный пробой при больших плотностях тока //ЖТФ, т.57, в.9, с. 1843-1845 (1987).

169. А.Ф. Вильянов, Ю.В. Выжигин, Б.Н. Грессеров, В.В. Елисеев, В.М. Ликунова, С.А. Максутова, Н.А. Соболев. Высоковольтные лавинные диодные структуры большой площади //ЖТФ, т.59, в.Ю, с.154-156 (1989).

170. Ю.В. Выжигин, Б.Н. Грессеров, Н.А. Соболев, Е.И. Шек. Глубокие уровни, связанные с пересыщением кремния собственными точечными дефектами в процессе его термообработки // Электронная техника. Сер. 6, в.6(260), с.12-15 (1991).

171. П.Г. Дерменжи, В.А. Кузьмин, Н.Н. Крюкова, В.И. Мамонов, В.Я. Павлик. Расчет силовых полупроводниковых приборов // М.: Энергия, 185с. (1980).

172. А.Е. Отблеск, В.Е. Челноков. Физические проблемы в силовой полупроводниковойэлектронике // Л.: Наука, 238с. (1984).

173. Б.Н. Грессеров, Т.Т. Мнацаканов. О влиянии эффекта полного увлечения неосновных носителей заряда основными на свойства многослойных полупроводниковых структур //ЖТФ, т.56, в.9, с. 1827-829 (1986).

174. R.A. Kokosa, R.Z. Davies. Avalanche breakdown of diffused silicon р-n junctions // IEEE Trans. Electr. Dev., v.13, No.12, p.874-888 (1966).

175. IO.A. Евсеев, В.Ф. Лопуленко, В.В. Соболь. Исследование электрических параметров диффузионных высоковольтных кремниевых р+-п-р-п+ структур большой площади // Электротехн. пром-сть, Сер. Преобразоват. техника, в.6(65), с.4-6 (1975).

176. Н.Т. Баграев, Л.С. Власенко, В.М. Волле, В.Б. Воронков, И.В. Грехов, В.А. Козлов.

177. Супервысоковольтные р-n переходы на основе нейтроннолегированного кремния, содержащего редкоземельные элементы // Письма в ЖТФ, т.Ю, в. 14, с.880-882 (1984).

178. Т. Kamei, Т. Ogawa, К. Worita, К. Wajima. Ultrahigh voltage thyristors // Hitachi Hyoron, v.52, No.3, p.253-256 (1970).

179. H. Oheashi, T. Ogura, T. Yamaguchi. Directly light triggered 8-1.2kV thyristor // IEDM,

180. Tech. Dig., p.210-213 (1983).

181. В.А. Костылев, Ю.А. Николаев, Н.А. Соболев, JI.M. Федоров, Е.И. Шек. Обратные токи в сверхвысоковольтных кремниевых р-n структурах // Электротехника, в.4, с.58-61 (1989).

182. П.С. Агаларзаде, А.И. Петрин, С.О. Изидинов. Основы конструирования и технологии обработки поверхности р-п перехода // М.: Сов. радио, 223с. (1978).

183. В.А. Кузьмин, Т.Т. Мнацаканов. Вольгамперные характеристики мощных полупроводниковых приборов в области больших плотностей тока // Электротехника, в.З, с.39-44 (1984).

184. В.И. Корольков, Р.С. Осипова, С.И. Пономарев. Исследование обратных ветвей ВАХ высоковольтных р-n структур на основе GaAs // ФТП. т. 18, с.2029-2035 (1984).

185. А.А. Лебедев, Л.Б. Лопатина, В.Л. Суханов. Кремниевые фотодиоды с малыми темновыми токами // Письма в ЖТФ, т.З, в.2, с.81-83 (1977).

186. К.Д. Воронин, В.В. Елисеев, B.C. Панкратов, Н.А. Соболев, В.Е. Челноков, Е.И. Шек. Применение хлорсодержащей атмосферы в технологии изготовления силовых приборов // Технология быстродействующих силовых приборов. Таллин: Валгус, с.24-29 (1984).

187. Н. Ennen, J. Schneider, G. Pomrenke, A. Axmann. 1.54-pm luminescence of erbium-implanted III-V semiconductors and silicon // Appl. Phys. Lett., v.43, p.943-945 (1983).

188. J. Michel, J.L. Benton, R.F. Ferrante, D.C. Jacobson, DJ. Eaglesham, E.A. Fitzgerald, Y.H. Xie, J.M. Poate, L.C. Kimerling. Impurity enhancement of the 1.54-цт Er3+ luminescence in silicon // J. Appl. Phys., v.70, No.5, p.2672-2678 (1991).

189. N.A. Sobolcv. Point and extended defect engineering as a key to advancing technology of light-emitting diodes based on single crystal Si and SiGe layers // Physica B, v.401-402, p.10-15 (2007).

190. H. Ennen, G. Pomrenke, A. Axmann, K. Eisele, W. Haudl, J. Schneider. 1.54-цт electroluminescence of erbium-doped silicon grown by molecular beam epitaxial // Appl. Phys. Lett., v.46, No.4, 381-383 (1985).

191. F.Y. Ren, J. Michel, Q. Sun-Paduano, B. Zheng, H. Kitagawa, D.C. Jacobson, J.M. Poate, L.C. Kimerling. 1С compatible processing of Si:Er for optoelectronics // MRS Symp. Proc., v.301, p.87-95 (1993).

192. G. Franzo, F. Priolo, S. Coffa, A. Polman, A. Camera. Room-temperature electroluminescence from Er-doped crystalline Si // Appl. Phys. Lett., v.64, No.17, p.2235-2237 (1994).

193. B. Zheng, J. Michel, F.Y.G. Ren, L.C. Kimerling, D.C. Jacobson, J. M. Poate. Room-temperature sharp line electroluminescence at X = 1.54 pm from an erbium-doped, silicon light-emitting diode // Appl. Phys. Lett., v.64, No.21, p.2842-2844 (1994).

194. Н.А. Соболев. Светоизлучающие структуры Si:Er: Технология и физические свойства (обзор) // ФТП, т.29, в.7, с.1153-1177 (1995).

195. N.A. Sobolev. Silicon Doping by Erbium to Create Light-Emitting Structures // Microelectronics Journal, v.26, No.7, p.725-735 (1995).

196. A. Polman. Erbium implanted thin film photonic materials // J. Appl. Phys., v.82, No.l, p. 1-39 (1997).

197. J. Michel, L.V. Assali, M.T. Morse, L.C. Kimerling. Erbium in Silicon // Semiconductors and Semimetals, v.49, p.111-156 (1997).

198. S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo. Light emission from Er-doped Si: materials, properties, mechanisms and device performance // MRS Bulletin, v.23, p.25-32 (1998).

199. A.J. Kenyon. Erbium in silicon // Semicond Sci. Techn., v.20, p.R65-R84 (2005).

200. Y.H. Xie, E.A. Fitzgerald, Y.J. Mii. Evaluation of erbium-doped silicon for optoelectronic applications // J. Appl. Phys., v.70, No. 6, p.3223-3228 (1991).

201. F. Priolo, S. Coffa, G. Franzo, С Spinella, A. Camera, B. Bellany. Electrical and opticalcharactcrization of Er-implanted Si: The role of impurities and defects // J. Appl. Phys., v.74, No.8, p 4936-4942 (1993).

202. Н.А. Соболев, М.С. Бреслер, О.Б. Гусев, М.И. Маковийчук, Е.О. Паршин, Е.И. Шек. Влияние условий отжига на интенсивность фотолюминесценции в Si:Er // ФТП, v.28, р. 1995-1997 (1994).

203. J.L. Benton, D.J. Eaglesham, М. Almonte, Р.Н. Citrin, М.А. Marcus, D.L. Adler, D.C. Jacobson, J.M. Poate. Correlation of electrical, structural and optical properties of erbium in silicon // MRS Symp. Proc., v.301, p.119-126 (1993).

204. P.N. Favennec, H.L. Haridon, D. Moutonnet, M. Salvi, M. Gauneau. Optical activation of Er3+ implanted in silicon by oxygen impurities // Jap. J. Appl. Phys., v.29, p.L524-L528 (1990).

205. D. Moutonnet, H.L. Haridon, P.N. Favennec, M. Salvi, M. Gauneau, F. Arnaud d'Avitaya, J. Chroboczek. 1.54-цт PL of Erbium-implanted Silicon // Mater. Sci. Eng., v.B4, p.75-77 (1989).

206. D.J. Eaglesham, J. Michel, E.A. Fitzgerald, D.C. Jacobson, J.M. Poate, J.L. Benton, A. Polman, Y.H. Xie, L.C. Kimerling. Microstructure of erbium-implanted Si // Appl. Phys. Lett., v.58, No.24, p.2797-2799 (1991).

207. A. Polman, J.S. Custer, E. Snoeks, G.N. van den Hoven. Incorporation of high concentrations of erbium in crystal silicon // Appl. Phys. Lett., v.62, p.507-510 (1993).

208. S. Coffa, F. Priolo, G. Franzo, V. Bellany, A. Camera, C. Spinella. Er luminescence in Si: a critical balance between optical activity and pumping efficiency // MRS Symp. Proc., v.301, p.125-131 (1993).

209. S. Coffa, F. Priolo, G. Franzo, V. Bellany, A. Camera, C. Spinella. Optical activation and excitation mechanisms of Er implanted in Si // Phys. Rev., V.B48, No.16, p.11782-11788 (1993).

210. S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo, A. Polman, R. Sema. Temperature dependence and quenching processes of the intra-4f luminescence of Er in crystalline Si // Phys. Rev., v.B49, No.23, p.16313-16320 (1994).

211. J.S. Custer, A. Polman, H.M. van Pinxteren. Erbium in crystal silicon: Segregation andtrapping during solid phase epitaxy of amorphous silicon // J. Appl. Phys., v.75, No.6, p.2809-2817 (1994).

212. J. Stimmer, A. Reittinger, J.F. Nutzel, G. Abstreiter, H. Holzbrecher, Ch. Buchal. Electroluminescence of erbium-oxygen-doped silicon diodes grown by molecular beam epitaxy // Appl. Phys. Lett., v.68, p.3290-3292 (1996).

213. B. Andreev, V. Chalkov, O. Gusev, A. EmePyanov, Z. KrasiPnik, V. Kuznetsov, P. Рак,

214. V. Shabanov, V. Shengurov, V. Shmagin, N. Sobolev, M. Stepikhova, S. Svetlov. Realization of photo- and electroluminescent Si:Er structures by method of sublimation molecular beam epitaxy // Nanotechnology, v.13, p.97-102 (2002).

215. I.N. Vassievich, L.C. Kimerling. The mechanisms of electronic excitation of rare earth impurities in semiconductors // Semicond. Sci. Technol., v.8, No.5, p.718-727 (1993).

216. E.P. Widdershoven, J.P.M. Naus. Donor formation in silicon owing to ion implantation of the rare earth metal erbium // Mater. Sci. Eng., v.B4, p.71-74 (1989).

217. J.L. Benton, J. Michel, L.C. Kimerling, D.C. Jacobson, Y.H. Xie, D.J. Eaglesham, E.A. Fitzgerald, J.M. Poate. The electrical and defect properties of erbium-implanted silicon // J. Appl. Phys., v.70, No.5, p.266-2671 (1991).

218. V.V. Emtsev, V.V. Emtsev Jr, D.S. Poloskin, E.I. Shek, N.A. Sobolev, J. Michel, L.C. Kimerling. Oxygen and erbium related donor centers in Czochralski grown silicon implanted with erbium // ФТП, т.ЗЗ, в.Ю, c.1192-1195 (1999).

219. H. Przybylinska, W. Jantsch, Yu. Suprun-Belevitch, M. Stepikhova, L. Palmetshofer, G. Hendorfer, A. Kozanecki, R.J. Wilson, В.J. Sealy. Optically active erbium centers in silicon // Phys. Rev., v.B54, p.2532-2547 (1996).

220. E. Rimini. Ion implantation: basics to device fabrication // Kluwer Academic Publishers,

221. Boston, Dordrecht, London, 393 p. (1995). Series Editor: Harry L. Tuller, Massachusetts Institute of Technology.

222. C. Carter, W. Maszara, D.K. Sadana, G.A. Rozgonyi, J. Liu, J. Wortman. Residual defects following rapid thermal annealing of shallow boron and boron fluoride implants into preamorphized silicon // Appl. Phys. Lett., v.44, p.459-461 (1984).

223. P.F. Byrne, N.W. Cheung, D.K. Sadana. Damage induced through megavolt arsenic implantation into silicon // Appl. Phys. Lett., v.41, p.537-539 (1982).

224. G.Z. Pan, K.N. Tu, A. Prussin. Size-distribution and annealing behavior of end-of-rangedislocation loops in silicon-implanted silicon // J. Appl. Phys., v.81, p.78-84 (1997).

225. В.И. Вдовин, A.K. Гутаковский, Ю.А. Николаев, М.Г. Мильвидский. Дефектообразоваиие в пластинах кремния, имплантированных высокоэнергетическими ионами эрбия // Известия АН, сер. Физическая, т.62, с.281-285 (2001).

226. D.L. Adler, D.C. Jacobson, D.J. Eaglesham, M.A. Marcus, J.L. Benton, J.M. Poate, P.H. Citrin. Local structure of 1.54-pm-luminescence Er3+ implanted in Si // Appl. Phys. Lett., v.61, No.18, p.2181-2183 (1992).

227. Y.S. Tang, K.C. Heasman, W.P. Gillin, B.J. Sealy. Characteristics of rare-earth element erbium implanted in silicon // Appl. Phys. Lett., v.55, No.5, p.432-434 (1989).

228. P.B. Klein, G.S. Pomrenke. Photoluminescence decay of 1.54 pm Er3+ emission in Si and III-V semiconductors // Electron. Lett., v.24, p.1503-1509 (1988).

229. M.C. Бреслер, Т. Григоркиевич, О.Б. Гусев, Н.А. Соболев, Е.И. Теруков, И.Н. Яссиевич, Б.П. Захарченя. Механизмы возбуждения и температурного гашения люминесценции ионов эрбия в кристаллическом и аморфном кремнии // ФТТ, т.41, с.851-855 (1999).

230. J. Palm, F. Gan, В. Zheng, J. Michel, L.C. Kimerling. Electroluminescence of erbium-doped silicon//Phys. Rev., V.B54, No.24, p.17603-17615 (1996).

231. F. Priolo, G. Franzo, S. Coffa, A. Camera. Excitation and nonradiative deexcitation processes of Er3+ in crystalline Si // Phys. Rev., V.B57, No.8, p.4443-4455 (1998).

232. S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo. High efficiency and fast modulation of Er doped light emitting Si diodes // Appl. Phys. Lett., v.69, No.14, p.2077-2079 (1996).

233. L. Csepregi, J.W. Mayer, T.W. Sigmon. Regrowth behavior of ion-implanted amorphouslayers on 111 silicon // Appl. Phys. Lett., v.29, No.2, p.92-94 (1976).

234. R. Drosd, J. Washburn. Some observations on the amorphous to crystalline transformation in silicon // J. Appl. Phys., v.53, No.l, p.397-403 (1982).

235. Г. Матаре. Электроника дефектов в полупроводниках // М.: Мир, 464с. (1974). Пер.с англ. под ред. проф. С. А. Медведева.

236. N.A. Sobolev, А.М. EmePyanov, S.V. Gastev, P.E. Khakuashev, Yu.A. Nikolaev, M.A. Trishenkov. Light-emitting Si:Er:0 diodes operating in the avalanche regime // MRS Symp. Proc., v.486, p. 139-144 (1998).

237. R.N. Kyutt, N.A. Sobolev, Yu.A. Nikolaev, V.I. Vdovin. Defect structure of erbium-doped (111) silicon layers formed by solid phase epitaxy // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, V.B173, p.319-325 (2001).

238. P.B. Hirsh, A. Howie, R.B. Nicholson, D.W. Parley, M.J. Whealan. Electron Microscopyof Thin Crystals // London, Butterworth (1965).

239. M.D. Rechtin, P.P. Pronko. An electron microscopy study of defect structures in recrystallized amorphous layers of self-ion-irradiate <111> silicon // Phil. Mag., V.A37, p.605-611 (1978).

240. Н.А. Соболев, A.M. Емельянов, Ю.А. Николаев, В.И. Вдовин. Влияние ориентациикремниевой подложки на свойства лавинных Si : Ег : О светоизлучающих структур // ФТП, т.ЗЗ, с.660-663 (1999).

241. C.W. Nieh, L.J. Chen. Cross-sectional transmission electron microscope study of residual defects in BF-implanted (001) Si // J. Appl. Phys., v.60, No.9, p.3114-3119 (1986).

242. N.A. Sobolev, A.M. EmePyanov, K.F. ShteFmakh. Avalanche breakdown-related electroluminescence in single crystal Si:Er:0 // Appl. Phys. Lett., v.71, No.14, p.1930-1932 (1997).

243. N.A. Sobolev, A.M. EmeFyanov, Yu.A. Nikolaev, K.F. ShteFmakh, Yu.A. Kudryavtsev,

244. V.I. Sakharov, I.T. Serenkov, M.I. Makovijchuk, E.O. Parshin. Influence of fabrication conditions on properties of Si:Er light-emitting structures // Mater. Sci. Forum, v.258-263, p.1527-1532 (1997).

245. A.M. EmeFyanov, N.A. Sobolev, A.N. Yakimenko. Anomalous temperature dependenceof erbium-related electroluminescence in reverse biased silicon р-n junction // Appl. Phys. Lett., v.72, No.10, p.1223-1225 (1998).

246. A.M. Емельянов, Н.А. Соболев, M.A. Тришенков, П.Е. Хакуашев. Туннельные светодиоды на основе Si:(Er,0) с малыми временами нарастания электролюминесценции ионов Ег3"1" в режиме пробоя // ФТП, т.34, в.8, с.965-969 (2000).

247. Н.А. Соболев, А.М. Емельянов, Ю.А. Николаев. Влияние дозы имплантации ионов эрбия на характеристики (111) Si:Er:0 светодиодных структур, работающих в режиме пробоя р-n перехода // ФТП, т.34, в.9, с. 1069-1072 (2000).

248. N.A. Sobolev. Defects and their influence on the luminescence of rare earth ions implanted in single crystal Si // Physica B, v.308-310, p.333-336 (2001).

249. A.M. Емельянов, Н.А. Соболев. Температурная зависимость электролюминесценции ионов эрбия в туннельных (111) Si:(Er,0) диодах // ФТП, т.38, с 361-365 (2004).

250. J. Bude, N. Sano, A. Yoshii. Hot-carrier luminescence in Si // Phys. Rev., V.B45, No.11,p.5848-5856 (1992).

251. Т. Puritis, J. Kaupzs. Radiation caused by direct and indirect transitions in Silicon atVavalanche and secondary breakdown // Proc. 21-st Internat. Conf. on Microelectronics, v.l, p.161-164 (1997), Nis, Yugoslavia, Sept. 14-17 (1997).

252. E. Cartier, J.C. Tsang, M.V. Fischetti, D.A. Buchanan. Light emission during direct and

253. Fowler-Nordheim tunneling in ultra thin MOS tunnel junctions // Microelectronic Engineering, v.36, p.103-106 (1997).

254. N.A. Sobolev, O.V. Alexandrov, M.S. Bresler, O.B. Gusev, E.I. Shek, M.I. Makovijchuk, E.O. Parshin. Optical and Electrical Properties of Si:Er Light-Emitting Structures // Mater. Sci. Forum, v.196-201, p.597-602 (1995).

255. A.G. Chynowetli, K.G. McKay. Photon Emission from Avalanche Breakdown in Silicon // Phys. Rev., v.102, No.2, p.369-376 (1956).

256. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов // М.: Мир, (1984). Пер. с англ. под ред. Р.А. Суриса.

257. W.X. Ni, С.Х. Du, К.В. Joelsson, G. Pozina, G.V. Hansson. 1.54-jxm light emission from Er/O and Er/F doped Si p-i-n diodes grown by molecular beam epitaxy //J. of Luminescence, v.80, No.1-4, p.309-314 (1999).

258. S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo, A. Pacelli, A. Lacita. Direct evidence of impact excitationand spatial profiling of excited Er in light emitting Si diodes // Appl. Phys. Lett., v.73, No.l, p.93-95 (1998).

259. M. Matsuoka, S. Tohno. Electroluminescence of erbium-doped silicon films as grown byion beam epitaxy // Appl. Phys. Lett., v.71, No.l, p.96-98 (1997).

260. M.S. Bresler, O.B. Gusev, P.E. Pak, I.N. Yassievich. Efficient Auger-excitation of erbium in reversely-biased silicon structures // Appl. Phys. Lett., v.75, p.2617-2619 (1999).

261. Н.А. Соболев, A.M. Емельянов, Ю.А. Николаев, В.И. Вдовин, А.Н. Якименко. Электролюминесценция ионов эрбия при пробое р-n перехода и свойства светоизлучающих структур Si:Er:0 // Известия Академии Наук, сер. Физическая, т.64. в.2, с.348-352 (2000).

262. A.M. Прохоров. Справочник по лазерам // М.: Советское радио, т.1. часть II, гл.1113, 504с. (1978).

263. Б.А. Андреев, Н.А. Соболев, Д.И. Курицын, М.И. Маковийчук, Ю.А. Николаев, Е.О. Паршин. Низкотемпературная фотолюминесценция кремния, легированного гольмием // ФТП, т.ЗЗ, в.4, с.420-422 (1999).

264. Н.А. Соболев. A.M. Емельянов, Ю.А. Николаев. Лавинные светодиодные структуры на основе монокристаллического Si:Ho:0, работающие при комнатной температуре // ФТП, т.ЗЗ, в.8, с.931-932 (1999).

265. N.A. Sobolev, А.М. EmePyanov, R.N. Kyutt, Yu.A. Nikolaev. Defect engineering in Si:Ho light-emitting structure technology // Sol. St. Phenomena, v.69-70, p.371-376 (1999).

266. O.B. Александров, Ю.А. Николаев, Н.А. Соболев. Перераспределение гольмия при твердофазной эпитаксиальной кристаллизации аморфизованных слоев кремния // ФТП, т.34, в.1, с.3-7 (2000).

267. N.A. Sobolev, A.M. EmePyanov, Yu.N. Filin, B.T. Melekh, Yu.A. Nikolaev, A.N. Yakimenko. Infrared photoluminescence from holmium ions in single-crystal silicon and holmium oxide // Semicond. Sci. Technol., v.15, No.6, p.511-513 (2000).

268. N.A. Sobolev, A.M. EmePyanov, Yu.A. Nikolaev, B.A. Andreev, Z.F. Krasil'nik. Holmium-related luminescence in crystalline silicon // Materials Science Eng., v.B81, No.1-3, p.176-178 (2001).

269. W. Jantsch, S. Lanzerstorfer, L. Palmetshofer, M. Stepikhova, H. Preier. Different Er centres in Si and their use for electroluminescent devices // J. of Luminescence, v.80, No. 1-4, p.9-17 (1999).

270. J. Michel, F.Y.G. Ren, В. Zheng, D.C. Jacobson, J.M. Poate, L.C. Kimerling. The Physics and Application of Si:Er for Light Emitting Diodes // Materials Science Forum, v.143-147, p.707-712 (1994).

271. G. Davies. The optical properties of luminescence centres in silicon // Phys. Report., v.176, p.83-98 (1989).

272. Н.А. Дроздов, A.A. Патрин, В.Д. Ткачев. Рекомбинационное излучение на дислокациях в кремнии // Письма в ЖЭТФ, т.23, в.11, с.651-653 (1976).

273. V.V. Kveder, Е.А. Steimnan, S.A. Shevchenko, H.G. Grimmeiss. Dislocation-related electroluminescence at room temperature in plastically deformed silicon // Phys. Rev., v.B51, No.16, p.10520-10526 (1995).

274. E.O. Sveinbjornsson, J. Weber. Room-temperature electroluminescence from dislocation-rich silicon // Appl. Phys. Lett., v.69, p.2686-2689 (1996).

275. V. Kveder, M. Badylevich, E. Steinman, A. Izotov, M. Seibt, W. Schroter. Room-temperature silicon light-emitting diodes based on dislocation luminescence // Appl. Phys. Lett., v.84, No.12, p.2106-2108 (2004).

276. R. Sauer, J. Weber, J. Stolz, E.R. Weber, K.H. Kfisters, H. Alexander. Dislocation-related photoluminescence in silicon // Appl. Phys,, V.A36, No.l, p.1-13 (1985).

277. S. Pizzini, M. Guzzi, E. Grilli, G. Borionetti. The photoluminescence emission in the 0.7-0.9 eV range from oxygen precipitates, thermal donors and dislocations in silicon //J. Physics: Condens. Matter, v.12, p.10131-10143 (2000).

278. M. Acciarri, S. Binetti, O.V. Feklisova, E.A. Steinman, E.B. Yakimov. Electrical and optical properties of dislocations generated under pure conditions // Sol. St. Phenomena, v.95-96, p.453-458 (2004).

279. N.A. Sobolev, A.M. EmePyanov, E.I. Shek, O.V. Feklisova, E.B. Yakimov, T.V. Kotereva. Influence of the deformation on the luminescence properties of Si light-emitting diodes // Phys. Stat. Sol., v.C2, No.6, p.1842-1846 (2005).

280. V.V. Kveder, E.A. Steinman, H.G. Grimmeiss. Photoluminescence studies of relaxation processes in strained Sii.xGex/Si epilayers // J. Appl. Phys., v.78, p.446-450 (1995).

281. S. Fukatsu, Y. Mera, M. Inouc, K. Maeda, H. Akiyama, H. Sakaki. Time-resolved D-band luminescence in strain-relieved SiGe/Si // Appl. Phys. Lett., v.68, p. 1889-18911996).

282. S. Binetti, M. Donghi, S. Pizzini, A. Castaldini, A. Cavallini, F. Fraboni, N.A. Sobolev. Erbium in Silicon: Problems and Challenges // Sol. St. Phenomena, v.57-58, p.197-2061997).

283. S. Pizzini, E. Leonti, S. Binetti, M. Acciarri, A. Le Donne, B. Pichaud. Luminescence of

284. Dislocations and Oxide Precipitates in Si // Sol. St. Phenomena, v.95-96, p.273-279 (2004).

285. A.A. Каплянский. // Оптика и спектроскопия, т. 16, с.329-337 (1964).

286. N.A. Drozdov, А.А. Patrin, V.D. Tkachev. On the nature of the dislocation luminescencein silicon // Phys. Stat. Sol., v.B83, p.K137-K139 (1977).

287. M. Suezawa, Y. Sasaki, Y. Nishino, K. Sumino. Radiative Recombination on Dislocations in Silicon Crystals // Jap. J. Appl. Phys., v.20, p.L537-L540 (1981).

288. M. Suezawa, K. Sumino, Y. Nishina. Effect of Uniaxial Stress on the Photoluminescencefrom Plastically Deformed Silicon // Jap. J. Appl. Phys., v.21, p.L518-L520 (1982).

289. A.E. Huges, W.A. Runciman. Uniaxial stress splitting of doubly degenerate states of tetragonal an trigonal centers in cubic crystals // Proc. Phys. Soc., v.90, p.827-838 (1967).

290. R. Sauer, Ch. Kisielowski-Kemmerich, H. Alexander. Dissociation-width-dependent radiative recombination of electrons and holes at widely split dislocations in silicon II Phys. Rev. Lett., v.57, p.1472-1475 (1986).

291. M. Suezawa, K. Sumino. The nature of photoluminescence from plastically deformed silicon // Phys. Stat. Sol., V.A78, p.639-643 (1983).

292. G.P. Watson, J.L. Benton, Y.H. Hie, E.A. Fitzgerald. Influence of misfit dislocation interactions on photoluminescence spectra of SiGe on patterned Si • // J. Appl. Phys., v.83, p.3773-3776 (1998).

293. V. Higgs, E.C. Lightowlers, S. Tajbakhsh. Cathodoluminescence imaging and spectroscopy of dislocations in Si and SiixGex alloys // Appl. Phys. Lett., v.61, p.1087-1089 (1992).

294. T. Sekiguchi, K. Sumino. Cathodoluminescence study on dislocation-related luminescence in silicon // Mater. Sci. Forum, v.196-201, p.1201-1206 (1995).

295. M. Suezawa, Y. Sasaki, K. Sumino. Dependence of Photoluminescence on Temperaturein Dislocated Silicon Crystals // Phys. Stat. Sol., v.A79, p.173-181 (1983).

296. E.A. Steinman, V.V. Kveder, H.G. Grimmeiss. The mechanisms and application of dislocation related radiation for silicon based light sources // Sol. St. Phenomena, v.47-48, p.217-224 (1996).

297. V. Kveder, M. Badylevich, W. Schroter, M. Seibt, E. Steinman, A. Izotov. Silicon lightemitting diodes based on dislocation-related luminescence // Phys. Stat. Sol., V.A202, p.901-910 (2005).

298. L. Kimerling, J.R. Patel. Defect states associated with dislocations in silicon // Appl. Phys. Lett., v.34, p.73-75 (1979).

299. V.V. Kveder, Yu.A. Ossipyan, W. Schroter, G. Zoth. On the energy spectrum of dislocations in silicon // Phys. Stat. Sol., v.A72, p.701-713 (1982).

300. P. Omling, L. Samuelson, H.G. Grimmeiss. Deep level transient spectroscopy evaluationof nonexponential transients in semiconductor alloys // J. Appl. Phys., v.54, p.5117-5122 (1983).

301. V. Kveder, М. Kittler. Dislocations in Silicon and D-Band Luminescence for Infrared Light Emitters // Mat. Science Forum, v.590, p.29-56 (2008).

302. S. Coffa, S. Libertino, C. Spinella. Transition from small interstitial clusters to extended311} defects in ion-implanted Si // Appl. Phys. Lett., v.76, p.321-323 (2000).

303. V. Raineri, S. Coffa, E. Szilagyi, J. Gyulai, E. Rimini. He-vacancy interactions in Si andtheir influence on bubble formation and evolution // Phys. Rev., v.B61, p.937-945 (2000).

304. T. Gregorkiewicz, I. Tsimperidis, C.A.J. Ammerlaan, F.P. Widdershoven, N.A. Sobolev.

305. Excitation and De-Excitation of Yb3+ in InP and Er3+ in Si: Photoluminescence and Impact Ionization Studies // MRS Symp. Proc., v.422, p.207-218 (1996).

306. P.H. Кютт, H.A. Соболев. Рентгенодифракционные исследования кремния, имплантированного ионами эрбия с высокими энергиями // ФТТ, т.39, в.5, с.853-857 (1997).

307. N.A. Sobolev, О.В. Gusev, E.I. Shek, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, A.M. Emel'yanov. Photoluminescence and structural defects in erbium-implanted silicon annealed at high temperature // Appl. Phys. Lett., v.72, p.3326-3328 (1998).

308. V. Higgs, F. Chin, X. Wang, J. Mosalski, R. Beanland. Photoluminescence characterization of defects in Si and SiGe structures // J. Physics: Condens. Matter, v.12, p.10105-10121 (2000).

309. N.A. Sobolev, O.B. Gusev, E.I. Shek, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, A.M. EmeFyanov. Dislocation-related luminescence in Er-implanted silicon // J. of Luminescence, v.80, No. 1-4, p.357-361 (1999).

310. O.B. Александров, Ю.А. Николаев, Н.А. Соболев, В.И. Сахаров, И.Т. Серенков, Ю.А Кудрявцев. Перераспределение эрбия при кристаллизации скрытых аморфных слоев кремния // ФТП, т.ЗЗ, с.652-655 (1999).

311. R.N. Kyutt, P.V. Petrashen, L.M. Sorokin. Strain profiles in ion-doped silicon obtained from X-ray rocking curves // Phys. Stat. Sol., v.A60, No.2, p.381-389 (1980).

312. B.A. Бушуев, А.П. Петраков. Рентгенодифракционные исследования зависимости профилей деформации и аморфизации приповерхностных слоев монокристаллов кремния от дозы имплантации ионов бора // Кристаллография, т.40, в.6, с.1043-1049 (1995).

313. О.В. Александров, Р.Н. Кютт, Т.Г. Алкснис. Деформация решетки в слоях кремния, высоколегированных фосфором // ФТТ, т.22, в. 10, с.2892 (1980).

314. C.J. Tsai, A. Dommann, M.A. Nicolet, T. Vreeland. Self-consistent determination of theperpendicular strain profile of implanted Si by analysis of x-ray rocking curves // J. Appl. Phys., v.69, No.4, p.2076-2079 (1991).

315. G. Bai, M.A. Nicolet. Defects production and annealing in self-implanted Si // J. Appl. Phys., v.70, No.2, p.649-655 (1991).

316. S. Mader, A.F. Michel. Dislocation reactions in arsenic-implanted and annealed silicon // Phys. Stat. Sol., v.A33, No.2, p.793-805 (1976).

317. T. Sekiguchi, K. Sumino, Z.J. Radzimski, G.A. Rozgonyi. Cathodoluminescence and EBIC study on misfit dislocations in SiGe/Si heterostructure // Mater. Sci. Eng., v.B4, p.141-145 (1996).

318. V. Higgs, E.C. Lightowlers, C.E. Norman, P. Keighley. Characterization of Dislocationsin the Presence of Transition Metal Contamination // Mater. Sci. Forum, v.83-87, p.1309-1314 (1992).

319. V.I. Vdovin, T.G. Yugova, N.A. Sobolev, E.I. Shek, M.I. Makovijchuk, E.O. Parshin. Extended defects in Si wafers implanted by ions of rare-earth elements // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, v.B147, p.116-121 (1999).

320. V.I. Vdovin, N.A. Sobolev, A.M. EmePyanov, O.B. Gusev, E.I. Shek, T.G. Yugova. Structural defects and photoluminescence in dislocation-rich erbium-doped silicon // Mater. Sci. Forum, v.258-263, p.1521-1526 (1997).

321. N.A. Sobolev, A.M. EmePyanov, E.I. Shek, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, S. Pizzini. Correlation between defect structure and luminescence spectra in monocrystalline erbium-implanted silicon // J. Physics: Condens. Matter, v.14, p.13241-13246 (2002).

322. Н.А. Соболев, A.M. Емельянов, Е.И. Шек, О.В. Феклисова, Е.Б. Якимов. Электролюминесцентные свойства светодиодов на основе p-Si, подвергнутых деформации // ФТП, т.39, с.1271-1274 (2005).

323. A.M. Емельянов, Е.И. Шек. Влияние величины тока на электролюминесценцию дефектов, обусловленных высокотемпературным постимплантационным отжигом 81:(Ег,0)-структур в хлорсодержащей атмосфере // ФТТ, т.46, в.10, с. 1751-1755 (2004).

324. Н.А. Соболев, Б.Я. Бер, A.M. Емельянов, А.П. Коварский, Е.И. Шек. Дислокационная люминесценция в кремнии, обусловленная имплантацией ионов кислорода и последующим отжигом // ФТП, т.41, с.295-297 (2007).

325. Н.А. Соболев, A.M. Емельянов, В.И. Сахаров, И.Т. Серенков, Е.И. Шек, Д.И. Тетельбаум. Дислокационная люминесценция, возникающая в монокристаллическом кремнии после имплантации ионов кремния и последующего отжига// ФТП, т.41, в.5, с.555-557 (2007).

326. Н.А. Соболев, А.Е. Калядин, Е.И. Шек. Дислокационная фотолюминесценция в кремнии, имплантированном ионами кремния // Труды XVIII Межд. совещания «Радиационная физика твёрдого тела», Севастополь, Украина, с. 11-18 (2008).

327. А.Т. Blumenau, R. Jones, S. Oberg, P.R. Briddon, T. Frauenheim. Dislocation Related Photoluminescence in Silicon // Phys. Rev. Lett., v.87, No.18, p.187404-4 (2001).

328. Список используемых сокращений.

329. ВАХ вольтамперная характеристика;

330. ВФХ вольт-фарадная характеристика;

331. ДАТ дефект аномального травления;

332. ДЛ дислокационная люминесценция;

333. ДТО дефект термообработки;

334. МЛЭ молскулярно-лучевая эпитаксия;1. МП микроплазма; '1. НЛ номинал легирования;

335. НЛК нейтронно-легированный кремний;003 область объемного заряда;

336. РЗЭ редкоземельный элемент;

337. СВП силовой высоковольтный прибор;1. СД светодиод;

338. Cz-Si кремний, выращенный методом Чохральского;

339. DLTS релаксационная спектроскопия глубоких уровней (deep level transient spectroscopy);

340. EOR-дефекты дефекты, находящиеся в области проецированного пробега имплантированных ионов (end-of-range);

341. FZ-Si кремний, выращенный методом бестигельной зонной плавки (БЗП);

342. RBS обратное резерфордовское рассеяние (Rutherford backscattering);

343. SIMS вторичная ионная масс-спектрометрия (secondary ion mass spectrometry);

344. ТЕМ просвечивающая электронная микроскопия (transmission electron microscopy);

345. XRD рентгеновская дифракция (X-ray diffraction).