Характеристики радиационных дефектов в GaAs, возникающих в результате имплантации селена тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

- Г' <:

я'^Ь .1 о (ц

РОССИЙСКАЯ ' АКАДЕМ® НАУК ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени П.Н.ЛЕБЕДЕВА

На'правах рукописи УДК 621.315.592

ШУШЩ Марина Георгиевна

ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В ОаАз, ВОЗНИКАЮЩИХ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИМШНГАЦИИ СЕЛЕНА (01.04.07 - физика твердого тем)'

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук .

Москва - 1992 г.

У

Работа выполнена в Физическом институте им.П..Н.Лебедева РАН

Научные руководители: доктор физико-математических наук

Г.Н.Галкин

кандидат физико-математических наук ЕЛБоброва

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

А.П.Карацюба

кандидат физико-математических наук А.Г.Итальянцев

Ведущая организация: Московский Государственный

Университет

Защита состоится 30 марта 1992 г. в^^ часов на заседании Специализированного Ученого совета К 002.39.01 в Физическом институте им.П.Н.Лебедева РАН по адресу: 117924, ГСП, Москва В-333> Ленинский проспект 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФИЛИ.

Автореферат разослан_февраля 1992 г.

Ученый секретарь Специализиропанного Сонета

кандидат физико-математических наук В.А.Чуенков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Арг.енид галлия привлекает внимание исследователей как перспективный материал микроэлектроники. Высокая подвижность электронов в электрических полях низкой напряженности позволяет создавать СВЧ-приборы с улучшенными характеристиками. Другим достоинством арсенида галлия является большая ширина запрещенной з'онм, что является необходимым условием работоспособности приборов при повышенных температурах, и, кроме того, позволяет получить материал с .высоким удельным сопротивлением. Благодаря высокому удельному сопротивлению, с помощью ионной имплантации (ИИ) через окна в маскирующих покрытиях можно создавать в ояКз локальные области п - или р - типа проводимости, сохраняя между ними участки полуизолирующего материала. Это должно привести к более высокому .выходу интегральных схем <Иб, чем при использовании мезатравления.

Наиболее многообещающим является применение ионной имплантации при создании полевых транзисторов с барьером Шоттки (ПТШ> и ИС на их основе. Для активных областей ПГШ требуется создание тонких слоев

17 ■ о '

проводимости п-типа с концентрацией носителей в 10- см .

Как известно кеотемлемой частью процесса ионного легирования является послеимплантаиионный отжиг. Он проводится' для того, чтобы ьосста-ювить кристаллическую решетку, нарушенную в процессе ИИ, и активировать имплантированную примесь. Для-.активации примеси требуются температуры > 800 °с [21. Отжиг арсенида галлия при таких высо! ж температурах приводит к нарушению стехиометрии в приповерхностной области поскольку имеет место преимущественное испарение мышьяка [3]. Наиболее технологичным является отжиг под защитой диэлектриков, к которым, однако, предъявляют довольно жесткие требования. Наибольшее распространение в настоящее время получил нитрид кремния в качестве защитного

хутаций

диэлектрического покрытия при-отжиге.

Для создания слоев проводимости п-типа- в .о'аАз имплантируют, как правило, элементы IV (яо или VI (ве) групп. Селен в узлах мышьяка и. кремний в узлах галлия являются донорами с энергетическими уровнями 0,05 и 0,02 эВ, соответственно. Однако, кремний, в отличие от селена, проявляет амфотерные свойства, поскольку при опреденных условиях может 'замещать как атомы галлия, так и атомы мышьяка. Амфотерность кремния

17 Я

проявляется уже при концентрации » 10 см 1, вызывая ухудшение эффективности легирования.

В связи с этим, несмотря на широкое использование кремния для ионной имплантации, селен привлекает все большее внимание в качестве легирующей примеси при ионной имплантации. Недостатком селена является то, что условия эффективной электрической активации его остаются еще не выясненными. Имеются указания на влияние защитных покрытий, применяемых при отжиге, на активацию селена. Пока еще не вполне ясна роль центров с глубокими уровнями (ГУ), наблюдаемых в арсениде галлия подвергнутого ионной имплантации и отжигу.

Топим образом, перспективность селена как имплантируемой примеси и особенности отжига под защитным покрытием Б!3ы4 с точки зрения количества и характеристик центров с глубокими уровнями определили выбор темы исследований.

Основной целья работы является: определение энергетического спектра и основных характеристик радиационных дефектов и других центров с глубокими уровнями в арсениде галлия, обусловленных ионной имплантацией селена и отжигом под защитным покрытием

В связи с этим решались следующие задачи: а> определение полного набора центров с глубокими уровнями, остающихся п арсениде галлия после ионной имплантации селена и отжига под защитным покрытием,'и определение их характеристик:

б) определение Центров с глубокими уровнями радиационного происхозде-

ния и центров, в образовании которых участвует селен; в> определение роли защитных покрытий в образовании центров с глубокими' уровнями;

г) . определение степени электрической активации селена как мелкой донорной примеси.

В качестве основного метода исследований выбран метод емкостной релаксационной спектроскопии глубоких уровней (РСГУ), который обеспечивает определение основных характеристик центров с глубокими уровнями- энергию активации, сечение захвата, концентрацию центров и их распределение в области пространственного заряда.

В настоящей работе основное внимание уделено центрам с ГУ, расположенным в верхней половине запрещенной зоны, поскольку в основном эти центры ответственны за характеристики полупроводниковых приборов, с барьером Шоттки на материале п-типа.

Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые результаты, которые выносятся на защиту. :

1. Отжиг арсенида галлия при яоо °с под защитным покрытием

при содержании в нем кислорода в количестве 2% и более приводит к образованию высокой концентрации акцепторов в приповерхностном слое арсенида галлия вплоть до конверсии типа проводимости. При достаточно больших 'дозах (я 5-ю12 см-2) имплантации селена вместо конверсии наблюдалось понижение концентрации электронов в ионно-легированном слое, что может быть принято за неполную электрическую активацию селена. При содержании в кислорода < 0,5% концентрация образующихся акцепторов незначительна и не влияет на результаты иониого легирования. Наблюдалось четыре типа центров с ГУ после имплантации с&ле^а II криптона и последующего отжига.

2. Среди центров с глубокими уровнями, наблюданимхся после имплан-

теции селена и отжига, непосредственно связаны с ионной имплантацией два типа центров с энергиями активации 0,72 ± 0,016 и 0,67 ± 0,015 эВ.

■ Эти центры находятся а узком приповерхностном слое ,в области имплантации. Концентрации их не превышали значений 8-Ю14 и 1-Ю16 см-3 соответственно. Центры с энергией активации 0,57 эВ возникали при отжиге под sijn4 с содержанием кислорода > 2%. Центры с энергией активации 0,72 эВ фор ¡ировались независимо от содержания кислорода в защитном покрытии.'

з. Центр с энергией активации 0,49 ± 0,01£ эВ'обусловлен механическими напряжениями в зпитаксиальных пленках, возникающими либо в процессе роста, либо после отжига под слоем si3n4 , имеющим отличный от врсенида галлия коэффициент термического.расширения. Эти центры наблюдались далеко за пределами области имплантации. Обнаружена значительна!) полевая зависимость их. энергии активации. Концентрация центров не превышала 3-Ю14 см-3.

4.. Четвертым среди основных центров с ГУ, наблюдавшихся в арсениде галлия, как в исходном, так и . после имплантации и отжига является центр el2 (антиструктурный дефект) с энергией активации 0,82 ± 0,015 эВ. При имплантации как селена, так и криптона, при увеличении температуры отжига снижение концентрации центров ш.2 сопровождалось соответствующим повышением концентрации центров с энергией активации 0,72 эВ, что указывает на формирование последнего в результате перестройки дефекта el2.

фактическую ценность имеют следующие выводы:

1. Селен как легирующая примесь, вводимая ионной имплантацией, не учагтпует в образовании цепгров с глубокими уровнями. Отжиг при soo °с . под слоем s¡3n4 обеспечивает практически полную электрическую активацию селена.

2. В арсениде галлия, ионно-имплантированном селеном с дозой

5-Ю12 см-2 и отожженном под 513ы4 с содержанием кислорода < 0,5%, общая концентрация центров с глубокими уровнями в верхней половине запрещенной зоны полупроводника не превышает (1-2)-1015.см-3, что на два порядка ниже обычно используемого уровня ионного легирования в технологии производства полупроводниковых приборов на основе арсенида галлия.

Результаты работы докладывались на семинаре Отделения физики твердого тела ФИАН; на Всесоюзной конференции Ионно-лучевая кодификация материалов, Каунас 1989 г; на 3-й Всесоюзной конференции Ионно-лучевая модификация полупроводников и других материалов микроэлектроники, Новосибирск 1991 г.

По теме диссертации опубликовано пять работ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения четырех глав и выводов и изложена на 137 страницах, включая 24 рисунка, 12 таблиц и библиографию из 137 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи, изложены научная новизна и практическая ценность.

В первой главе дается обзор работ по ионной имплантации арсенида галлия. В обзоре показано, что в настоящее время применяют разнообразные метода получения арсенида галлия, и, в частности, получают высоко-омный материал методом Чохральского без компенсации хромок, а для

зпитаксиальных слоев получен материал с концентрацией электронов 12 1

2тЗ-10 см . Такой материал успешно используется для изготовления полупроводниковых приборов.

• В обзоре показано, что термостабильность (стабильность электрофизических характеристик, главным образом концентрации носителей заряда), часто связана с перераспределением компенсирующей примеси и дефектов. Существенную роль в сохранении свойств материала играют условия отжига,.необходимого после'ионной имплантации. Показана важная роль защитных покрытий в процессе отжига, в частности нитрида кремния, как наиболее широко используемого материала, в сохранении характеристик арсенида галлия.

Далее в обзоре рассмотрены условия имплантации и имплантируемые примеси. Показано, что, несмотря на широкое применение кремния для ионной имплантации, селен имеет определенные1 перспективы для имплантации, как донорная примесь. Однако условия, при которых проявляется полная электрическая активация селена, еще не вполне ясны и требуется дальнейшее изучения условий имплантации и отжига селена. И, наконец, не ясна еще роль центров с глубокими уровнями (ГУ), остающихся в арсе-ниде галлия после иыплатации и отжига, их энергетическое положение,

I

концентрации и влияние на электрофизические характеристики материала.

Вторая глава посвящена методике экспёрименто. Поскольку основное внимание в работе направлено на изучение центров с ГУ, то в качестве основного метода исследования выбран метод емкостной релаксационной спектроскоп ш глубоких уровней (РСГУ). Этот метод дает информацию о характеристиках центров с ГУ: энергии активации, сечении захвата носителей заряда, концентрации центров, а также об их пространственном распределении. Метод основан на изменении барьерной емкости полупроводника в диодах Шоттки, МДП - структурах, р-п переходах под воздействием захвата и последующего выброса носителей заряда с глубоких центров. В настоящей работе исследования проводились на структурах с барьером Щоттк^. Отметим, что инжекция дырок в барьерах Шоттки обычно мала, и ею пренебрегают. Для анализа экспоненциального изменения емко-

сти использовался предложенный Лэнгом Метод "временного окна".

Из вольтфа'радных характеристик определяли область, в которой происходит эмиссия носителей заряда с глубоких уровней, и профили распределения концентрации носителей заряда. Из вольтамперных характеристик определяли высоту* потенциального барьера и последовательное сопротивление'для оценки качества структуры.

Измерения спектров РСГУ проводилось на автоматизированной установке на основе системы КАМАК и микро-ЭВМ для управления экспериментом, накопления и первичной обработки данных. За один температурный проход можно было получить' несколько спектров для различных "временных окон"

и определить параметры глубоких уровней. Установка позволяла регистри-' ' ' , ровать времена релаксации в пределах от 4 до 400 мс.. Чувствительность

установкй Дс/с, соответствующая сигналу на уровне шума, находилась в

__с

пределах 10 * 10 в зависимости от емкости структуры и задаваемого числа накоплений.

Проведен анализ условий получения неискаженного сигнала, приведены оценки погрешностей в определении параметров центров, связанных с измерениями и математической обработкой экспериментальных данных.

В работе в качестве исходного материала использовались эпитаксиальные' пленки арсенида галлия п-типа проводимости семи различных партий с концентрацией свободных носителей заряда 2-ю18 и 1016 см"3. Толщины пленок соответственно составляли 3,6 - 12 и 2,8 мкм. Эпитаксиальные пленки были выращены методом газофазной эпитаксии на п+ - подложках

4 О

толщиной 300 мкм с концентрацией свободных носителей заряда 2-10

о .

см . Эпитаксиальные пленки были легированы серой, подложки - теллуром или кремнием. •

Имплантация ионов селена и криптона проводилась при комнатной температуре с дозами ю11, 1012 и 5-Ю12 см"2 и энергией 400 кэВ через слой б^Ыд толщиной 0 , 075 мкм, нанесенный на СаЛэ плазмо-химическим

(п/х) методом. После имплантации ионов слои si3n4 удаляли и наносили новые слои si3n4 толщиной 0,12 мкм, псд защитой которых проводили отжиг. ' . •

Защитные слои Si3N4 • наносили на пластины арсенида галлия двумя методами: плазмо-химическим и пиролитическим .По данным Оже-спектроо-Koniiii содержание кислорода в диэлектрических пленках si3n4 изменялось в пределах 0,5 т 2,5%.

Отжиг арсенида галлия под защитой диэлектрического слоя проводили' при температурах 600 * 800 °с в течение 20 - 30 мин.' в кварцевой ампуле продуваемой аргоном, помещенной в печь.. После отжига слои Si3N4 удаляли плазменным травлением.

Барьеры Шоттки формировали на эг.итаксиальных слоях нанесением сплавов Ti-Ai или Ti-Au с помощь» фотолитографии. Омические контакты состава АиОс' наносили на .подложки, а затем вжигали при температуре 320 °с в течение 15 мин. и температуре 120 °с в течение 3-4 минут. Проведенные исследования показали, что характеристики ловушек не зависят от металла барьера Шоттки.

В третьей главе приведены результаты исследования энергетического спектра глубоких уровней и эффективности легирования npii имплантации арсенида галлия селеном и последующем отжиге под защитным покрытием si3N4. fJoiuet число различного типа центров, набладавшихся в настоящей работе в верхней половине запрещенной зоны, равно семи. Нх характеристики к условия наблюдения приведены в таблице. Обозначения El - Б7 лапы в соответствии с возрастанием энергии активации.

В различных исходных материалах наблюдалось небольшое число центров от одного (Е7) до трех (El, ЕЗ, Е7) с относительно небольшими концентрациями от 6-Ю12 ск~3 (Е1) до 6-.1013 см"3 (Е7).

Чтобы разделить'влияние процесса отжига на спектры глубоких уровней, предварительно были проведены исследования характеристик цент

ров, наблюдавшихся после отжига (без имплантации) под защитным покрытием 513ы4 с различным содержанием кислорода. В случае содержания кислорода в нитриде кремния 2 - 2,5% основной особенностью спектров РСГУ являлось появление полосы положительной полярности, соответствующей сигналу дырочной ловушки. Наблюдение сигнала дырочной ловушки на барьере Шоттки (на материале п-типа) указывает на инжекцию неосновных носителей заряда, связанную с образованием в приповерхностной области структуры слоя с проводимостью р-типа. Наблюдающаяся конверсия типа проводимости обусловлена образованием в процессе отжига мелких акцепторных центров ■ с концентрацией превышающей концентрацию доноров в эпитаксиальном слое.

При ионной имплантации селена с увеличением дозы имплантации от

11 19 -Ч

10 до 5-10 см интенсивность сигнала дырочной ловушки падала и

17 Я

при дозе 5-10 см пик полностью исчезал и наблюдался спектр элект-ройных ловушек. Это указывает на то, что при дозе 5-ю см концентрация введенных доноров достаточна, чтобы полностью перекомпенгиро-взть образующиеся в процессе отжига акцепторы. На основании измеренного профиля распределения свободных электронов и расчетного распределения внедренной примеси сделаны оценки концентрации образующихся акцепторов 7-Ю1® - 3-Ю17 см"3 и толщины слоя содержащего акцепторы порядка 0,3- мкм. Далее наблюцался спад концентрации акцептороя до Ю15 -ч ■>

см на расстоянии 1,1 дам от поверхности.

• В результате импламтецки селена с дозой 5-10^ см-3 помимо центров, имевшихся в исходном материале с относительно небольшими концентрациями, наблюдались центры 134, Е5, Еб, Е7 с концентрациями порядка ю14 см"3.

Отметим, что спектры центров И4 и В5 перекрывались и нзблодалась одно уширенная полоса. Раздельное определение характеристик этих центров было сделано путем анализа шрччч линии, анализа зависимости стек

тра от напряжения смещения на барьере и модельных.расчетов суммарного спектра. Было показано, что центры Е5 распределены в приповерхностной области полупроводника. Распределние центров Б4 было практически равномерным в исследуемой ОПЗ. Как показано в главе 4, в случае когда отсутствовали центры Е5, характеристики центров Е4 полностью совпадали с полученными в результате анализа перекрывающихся' спектров Е4 и Е5.

Если в качестве защитного покрытия использовался с содержанием кислорода 0,5%, наблюдалась иная картина спектров РСГУ. Прежде всего при отжиге (без имплантации) под таким защитным -покрытием в спектре РСГУ-не наблюдался сигнал дырочных ловушек, то есть.тип проводимости в приповерхностном слое не изменялся. Профиль распределения концентрации электронов, измеренный по вольт-фарадным характеристикам, показал, что в этом случае концентрация акцепторов, образующихся в приповерхностном слое существенно меньше концентрации основной дозорной примеси. .

В основном наблюдались сигналы электронных'ловушек Е4 (0,49 эВ) и Е7 (0,82 эВ) с концентрациями порядка Ю14 см-3. Отметим, что полосы соответствующие ловушкам Е7 наблюдались и в исходном материале, хотя для некоторых эпитаксиальных пленок концентрация соответствующих

4 О О

центров не превышала Ю см Таким образом, при отжиге арсенида галлия под 5!3ы4 с малым содержанием кислорода появляются центры Е4 и возрастает концентрация центров Е7, если она была мала.

При имплантации селена в спектрах РСГУ, кроме указанных, наблюдалась также полоса, соответствующая центрам Е6 с энергией активации 0,72 эВ. Сигнал ловушки Е5 (0,57 эВ) полностью отсутствовал как после отжига, так и после имплантации и отжига. Профили распределения концентрации электронов при импланатвиии селена и отжиге под с малым содержанием кислорода показынают, что имеет место практически

100% электрическая активации внедренного селена. Отметим, что поскольку центры Е4 (0,49 зВ) образуются в результате процесса отжига под защитным покрытием 813ы4 независимо от содержания в нем кислорода и не связаны непосредственно с ионной имплантацией, было сделано заключение о влиянии на образование центров Е4 механических напряжений при отжиге под Высказывания о связи центров с энергией активации 0,49 эВ с

механическими напряжениями в оаАа имеются и в литературе.

В' четвертой главе для выяснения природы наблюдавшихся центров, в том числе их связи с внедрением селена, приведены исследования спектров РСГУ после•имплантации криптона - инертного газа с массой иона близкой к массе иона селена - и сопоставлены с результатами, полученными при имплантации селена. Исследования проведены на тех же материалах, что и при имплантации, селена, с аналогичными дозами и энергиями имплантируемых ионов и аналогичными условиями отжига при 600, 700 и 800 °С в течение 30 мин. В качестве защитного покрытия при отжиге использовался нитрид кремния с содержанием кислорода < 0,5%.

Влияние имплантации криптона и последующего отжига на концентрацию носителей заряда в приповерхностной области контролировалось по вольт-фарадным характеристикам. Указанные процессы практически не изменяли исходный уровень легирования эпитакспальных пленок.

Проведенные исследования показали, что основные центры, образующиеся в результате имплантации криптона и последующего отжига под те же самые, что и при имплантации селена. Это указывает на то, что центры с ГУ, образующиеся в результате ионной имплантации селена, не включают атомы селена. Этот вывод согласуется с выводом главы 3 о практически 100% электрической активации селена.

Основными центрами, наблюдавшимися после имплантации криптона, ЯВЛЯЛИСЬ Е4 (0,49 зВ), Еб (0,72 эВ), Е7 (0,82 зВ).

Анализ спектров РСГУ арсенида галлия, имплантированного селеном

или криптоном, после отжига образцов при температурах 600, 700 и 800 °С показал, что с увеличением температуры увеличивается концентрация центров Еб, расположенных в приповерхностной области на расстоянии 0,3 мкм от поверхности. -В то же время в этой области на столько же снижается концентрация центров Ё7 с энергией активации 0,82 эВ, которые по своим характеристикам полностью соответствуют известному центру ЕЬ2, являющемуся структурным дефектом АзСа или Азг Такие изменения концентраций указывают на то, что центры Еб с энергией активации 0,72 эВ формируются в результате перестройки или распада центров Е7 (0,82 эВ), и также могут содержать указанные сруктурные дефекты.

Центры Е5 с энергией активации 0,57.эВ при имплантации криптона и отжиге под с малым содержанием кислорода не наблюдались, как и

при имплантации селена. Поскольку образование этих центров связано с содержанием кислорода >2%,в813ы4, и, как известно из литературы,• при отжиге под таким покрытием наблюдается уход атомов галлия из приповерхностных слоев сак, то можно сделать заключение, что эти центры

I

.включают вакансию галлия.

В результате проведенных исследований показано, что образование

центров Е4 не зависит ог дозы имплантации (в пределах использованных в

12 1

данной работе доз до 5-10 см"").

Для оценки роли механичесих напряжений в образовании центров Е4 (0,49 эВ) были изучены спектры РСГУ на структурах с различной толщиной эпитаксиальных пленок, различной легирующей примесью подложек и с различным соотношением концентраций носителей заряда в эпитаксиальных слоях и подложках.

В спектрах РСГУ, полученных на эпитаксиальных пленках толщиной 3,6 мкм, центры Е4 практически отсутствовали. На более толстых пленках толшиной 8-12 мкм, имеющих больший уровень механических напряжений, эти центры наблюдались с концентрацией 0,5 - 1,5-Ю13 см-3. Наличие

упругой деформации в .таких пленках связано с различием параметров решетки (так называемые напряжения несоответствия). Механические напряжения возрастают с увеличением толщины зпитаксиальной пленки до некоторой критической величины, при которой упругие напряжения релак-сируют с образованием дислокаций.

Отметим, что образование центров Е4 не зависит от знака напряжения. Легирование арсенида галлия теллуром или кремнием с концентрацией

< о о

> 10 см приводит соответственно к увеличению и уменьшению параметра решетки, и в зпитаксиальных слоях на подложках, легированных теллуром или кремнием, возникают напряжения разного знака.

В результате отжига под при 800 °С во всех случаях наблюдались центры Е4 с концентрацией от 3-ю14 см-3 в приповерхностной более

14 9

деформированной области и-до 1-10 см в нижележащих слоях. Такое распределение деформации связано с отжигом под при существенном различии коэффициентов термического расширения саАз (6,9-Ю"6 к-1) и (2,6-Ю-6 К"1).

ОСНОВШЕ ВЫВСЩЫ

I.B результате ионной имплантации селена и криптона и последующего отжига при 800 °с наблюдалось четыре типа центров. Из них непосредственно связаны с' ионной имплантацией и находятся в узком приповерхностном слое два типа центров с энергиями активации 0,57 и 0,72 эВ. Концентрации их не превышали значений МО16 и 6-Ю*5 см-3 соответственно. Центры с энергией активации 0,57 эВ наблюдались после отжига под SijN^ с содержанием кислорода >2%. Центры с энергией акткь вации 0,72 эВ формировались независимо от содержания кислорода б защитном покрытии. Ни один из этих центров не включает селен. . 2. Центр с энергией активации 0,49-эВ обусловлен механические напряжениями в эпйтаксиальных пленках! которые возн! :ают либо в процессе роста, либо в результате отжига под слоем si3n4, имеющим отличный от арсенида галлия коэффициент термического расширении«. Эти центры наблюдались далеко за пределами области имплантации, на расстояниях > i мкм.' Обнаружена сильная полевая зависимость их энергии вктиаации. Концентрация центров не превышала 3-Ю14 см"3.

3. Центр Е1.2 (комплекс, включающий антиструктурный дефект А»Са ) с энергией активации 0,82 эВ ■ наблюдался как в исходном, так и после ионной имплантации и отжига. Уменьшение концентрации центров EL2 в ионно-имп-^нтированном селеном или криптоном арсениде галлия при увеличении температуры отжига (от 600 °с до 800°с) сопровождалось соответствующим повышением концентрации центров с энергией активации

I

О,72 эВ, что указывает на формирование последнего в результате перестройки или распада дефекта ги'2.

,4. В арсениде галлия, ионно-имплантированном селеном с дозой

1" -2

5-ХО " см и отожженном под s'^n, с содержанием кислорода < 0.5%, общая концентрация центров с глубокими уровнями в верхней половине

запрещенной зоны полупроводника не превышает (1-2)-101^-см"';, что на два порядка ниже обычно используемого уровня легирования в технологии производства полупроводниковых приборов на основе арсенида галлия.

5. Отжиг арсенида галлия при 800 °с под защитным покрытием при содержании в нем кислорода в количестве■2% и более приводит к образованию высокой концентрации акцепторов в приповерхностном слое арсенида галлия и конверсии типа проводимости. При дозах имплантации,

. используемых обычно при создании активных слоев полевых' транзисторов

12 2 ■ ' ' ' " ' (= 5-10 см ), вместо конверсионного слоя, образуется слой с пониженной (по сравнению с расчетной) концентрацией электронов что мажёт быть принято за неполную электрическую ■активацию• .селена.' 'При содержании в к^ы^ кислорода < 0,5% концентрация образующихся акцепторов незначительна и не влияет на результаты ионного легирования.

. б. Селен, как легирующая примесь, вводимая ионной йшлантецией, не участвует в образовании центров с глубокими уровнями в верхней половине запрещенной зоны арсенида галлия. Отжиг при' 300-^с : под слорм зцы,, обеспечивает практически полную электрическую активацию седена.

Основные результаты диссертации опубликовали в следуювях работах:

1. Боброва Е.А., Галкин Г.Н., Оплеснин В.Л., Тигишвили М.Г.

Радиационные дефекты в оаА», ионно-легированном Se.

Всесоюзная конференция "Ионно-лучевая модификация материалов."

Тезисы цокл. Каунас, 1989, с. 31

2. Боброва Е.А., Галкин Г.Н., Оплеснин В.Л., Тигишвили М.Г.

Дефектообразование в приповерхностном слое OaAs при ионном легировании селеном и отжиге под слоем si3n4. Препринт ФИАН №174. М. 1989.

3. Боброва В-А., Галкин Г.Н., Оплеснин В.Л., Тигишвили М.Г.

Дефектообразование в приповерхностном слое GaAs при ионном легировании селеном и отжиге под слоем si3n4. Поверхность, Физ., хим., мех. 1991, и>3, с, .130-135.

4. Боброва Е.А., Галкин Г.Н., Кудрявцева Т.И., Свешников Ю.Н., Тигишвили

МГ.

Дефекты с глубокими уровнями в эпитаксиальных пленках GaAs, обусловленные имплантацией ионов Se и Кг и отжигом под защитным покрытием SigN4.

Краткие сообщения по физике 1900, ЫоЗ, с 21-23

5. Боброва ЕА., Галкин Г.Н., Тигишбили МГ.

Дефект с глубоким уровнем, обусловленные имплантацией ионов Se и Кг.

HI Всесоюзная конференция "Ионно-лучевая модификация полупроводников и других материалов микроэлектроники." Тезисы докладов. Новосибирск 1991, с. 9

Таблица

Центры Е,, ЭВ <г, СМ^ N1,. см"3 Условия наблюдения

Е1 0,18 (1т9)-10~15 0-1012 В материале м>1. Как в исходном так и после всех обработок

Е2 0,22 (1,5тЗ)-10"15" 3-Ю13'. В материале 1*>2, после импл .Кг и отжига при Т>700 °С

Е 3 0,37 (0,7г2)-10"14" 2-1013 Подложка легир.Те или Зе. Отсутствует при отжиге Т>700 °С

Е4 0,49 <5т9М0"15 6.10й Всегда после отжига под Яхз^

Е5 0,57 9.-10"14 дою16 ' В припов. обл. после импл. и отжига под с 2% кисл.

Еб 0,72 5-Ю-13' 8-1014 В припов. обл. после импл. и отжига под Б^Ич всегда

Е7 0,82 МО"13 • МО14 В исходном и после импл. и отжига. Конц. зависит от Тотж.