Химически связанные комплексы серы и элементов I группы (подгруппа меди) и их влияние на генерацию термодоноров в кремнии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ФИЗИКА-СОЛНЦЕ" им.С.А.АЗИМОВА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.С. В.СТАРОДУБЦЕВА

ед

На правах рукдписи УДК 621.315.592.

СРАЖЕВ СОЛИДДИН НЕЪМАТОВИЧ

ХИМИЧЕСКИ СВЯЗАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ СЕРЫ И ЭЛЕМЕНТОВ I ГРУППЫ (ПОДГРУППА МЕДИ) И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ГЕНЕРАЦИЮ ТЕРМОДОНОРОВ В КРЕМНИИ

Специальность 01.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Ташкент - 1996

Работа выполнена в Ташкентском государственном тех* ческом университете им.А.Берунии и Самаркандском го суд г ственном университете им.А.Навои

Научные руководители: кандидат физико-математических нау

доцент Аскаров Ш.И. кандидат физико-математических нау] доцент Норкулов Н.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических нау

профессор Лейдерман А.Ю. кандидат физико-математических нау] старший научный сотрудник, зам.дире тор ИЯФ АН РУз Махкамов Ш.М.

Ведущая организация: Ташкентский государственный университет им.М.Улугбека

Защита диссертации состоится "декабря 1996 г.

В 9 часов на заседании Специализированного совета Д 01. 08.01. при физико-техническом институте НПО "Физика-Солш АН РУз (700084, Ташкент, ул. Г. Мавлянова, 2Б)

С диссертацией можно ознокомиться в библиотеке институт Автореферат разослан " " ноября 1996 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор физико-математических наук:

Ахмедов Ф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В объеме любого col; ^шейного моно-крг.сталлического кремни», используемого в электронной промышленности, имеется дистаточно большая концентрация неконтролируемых быстродиффундиругощнх примесей (БДП) (типа меди, золота, хрома и т.д.). В процессе изготовления полупроводниковых приборов, когда "срист-итк подвергаемся различным термоотжигам, эти примеси, участвуя в процессе образования различных термодефектов, существенно изменяют ие только электрические, но и рекомбинаиион-кые свойства материалов, и тем самым ухудшается выход годных приборов: В сзязи с этим проблема нейтрализации влияния неконтролируемых БДП на электрофизические и рехоыбинашюнньге свойства кремния является одной из наиболее актуальных задач современной микроэлектроники. Для решения данной проблемы в настоящее время, хотя и •разработан ряд способов генерирования неконтролируемых БДП, но эффективность геттерирования низка и оно ке позволяет осуществить однородное генерирование примесей по всему объему кристила. Кроме того выше описаннпе способы геттерирования не обеспечивают элелегркчгскую нейтрализацию БДП. В связи с этим на завершающем >тапе нзготог"ггннк полупроводниковых приборов необходимо удал^ ие по^. тчностного геттер ируто ¡него слоя. В этом пдпне першективньш является создание технологических условий, позволяющих осуществить наиболее эффективную электрическую нейтрализацию БДП ко всему объему кремния, путем связывания их в элеет-ронейтральные химически связанные комплексы со специально введенными химически активными примесями.

Цель н задача исследований. Целью настоящей работы являлось исследование межпримесного взаимодействия химически активной примеси серы с злемеьтами грушы (подгруппа меди) в кремнии, уточнение зарядового состояния, природы и термостабияьнэсги образующихся при этом комплексов, а таюке уточнение роли термозакалочных дефектов (13Д), Г>ДП yt электронейтрапьных, химически егшааных комплексов Há кинетику генерации термодоноров.

3 круг рассматриваемой задачи входило: - исследование электрофизических к рекембинационных свойств кремния, легированного последовательно оесой и

элементами I группы (подгруппа меди), в зависимости от условий легирования и последующих отжигов;

- определение оптимальных технолотческих условий, при которых в объеме кремния происходи процесс интенсивного комплексообразования меягду примесными атомами серы и элементами I группы (подгруппа меди);

- выяснение природы, зарядового состояния и структуры образующихся при этом комплексов;

- исследование термосгабильности комплексов серы с элементами I группы (подгруппа меда) в кремнии и уточнение роли комплексов, ТЗД и БДП на деградацию свойств кремния.

Научная новизна. В работе вперзые исследована возможность образование тнмичееки связанных комплексов между серой и элементами I группы (подгруппа меди) и изучена кинетик? образования таких комплексов при различных температурах:

- определены оптимальные технологические условия таких комплексов, при этом установлено, что взаимодействие серы с золотом происходит в процессе легирования, а с медью и с серебром в процессе последующего термоотжьта;

- показано, что при оптимальных услогиях комплексообразования удается "•."•лностью нейтрализовать'как ссру, -так--.и элементы I группы и Восстановить злек^роб инические параметры исходного материала;

- впервые изучено влияние комплексов ■серь, и элементов I группы (подгруппа меди) на скорость генерации и накопление термодоноров в кремнии. Показана возможность полного подавления образования термодоноров ( при 450°С);

- изучено влияние наличия элементов I группы (подгруппа меди) на термозакалочные дефекты и термодоноры в кремнии;

- предложена модель структуры образуемых комплексов и механизм комплексообразования.

Практическая ценность, работы. Результаты исследований позволили разработать следующее: -

- способ полного подавления термодоноров, образующихся при 450°С в кремнии; г

- способ стабилизации элетрофизических и рекомбинацион-ных параметров кремния в широком интервале термоотжига; -способ полной нейтрализации элементов I группы в кремнии.

За5цишаемые яслспкения. Наблюдаемое снижение концентрации электроактивных атомов серы и эл^^цтсв I группы (подгруппа меди) в 3* при определенных овиях отжига обусловлены образованием эглсфонейтральных, химнчсеки связанных комплексов между центрами замещения серы и центрами внедрения элементов I группы (подгруппа меда);

- для каждого элемента первой группы ( подгруппа меда) з кремнии имеет место определенный интервал температур отжига, при кэтопо:; они наиболее эффективно взаимодействуют с серой. При этом имеется четкая корреляция между

(более эффективного взаимодействия и термодинамической энергией Гиббса соответствующих сое-динешш.п природе; _•.

- эл'-лстронейтральные, химически связанные комплексы серы и элементами I группы (подгруппа меди) стабильны до температуры эффективного комплексообразозания:

- наблюдаемые повышения концентрации генерируемых тер-\юдоноров типа ТД-1 в кремнии а условиях насыщения его ГЗД" и - БД П - обусловлены - образованием- • агкктрзактпвныз чомшгекс&в. БД1Т с-фонлаымц. примесям«;-

■ наблюдаемое подавление генерации термодефектов типа СД=1 в уашвдстхласьвдешгалшзххроша^ :злза.:< ьши комплексами серы с элементами I групп« ^под-*руппа мья'-*; 3 кремнии обусловлено стабилизацией сосгоя-шй БД Л в кристаллической решетке в процессе зысо.сотем-1ературного отжига,

Апробация работы. Основные результаты работы доклады-юлись на первой Национальной конференции "Дефекты в юлупроводниках" (Санкт Петербург, апрель-май; 1992 г.), на "еппубликанской научной конференции " Актуальные проблемы полупроводниковых структурных элементе в" (Фергана, 4-25 декабрь, 1992 г.), на отчетной научной конференции рофессорско-прегюдаватгяьсхого состава ТашГТУ по ито-ам научно-исследовательских работ (Ташкент, 1991-1992 гг.), а отчетной научной конференции профессорско-преподаза-ельского состава СамГУ по итогам научно- иесладозат *пь-ких работ (Самарканд, 1993-1996 гг.), на научном семинаре афедпы "Физическая, электроника и мккроэлектроннныа риборы" ТашГУ им. А.Беруни, на паучком семинаре кафед-ы "Физика твердого тела '' СамГУ нм.А.Навок, на научном ;мннаре.ФТИ- АН- Р-Уз, и- иа~ семинаре кафедры- "Физгка-олупрозодниксв и диэлектриков'' ТашГУ им. М.Улугбека

Публикации. По теме диссертации опубликованы 12 статей и 4 тезиса докладов.

Структура и o&ueia работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти и заключения. Основной текст диссертации изложен ка 146 страницах машинописного текста, включая 16 рисунков, 29 таблиц и 97 наименований библиографии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосулвана актуальность темы диссертационной работы,' «^формулирована цель исследований, научная новизна и основные защищаемые положения,, практическая ценность полуденных рюультатов, описывается шрук-тура диссертации.

В первой главе рассмотрены механьпмыкомплексообра-зования л образование термических дефектов в >гремнии.

В 1.1 дан обзор по комплексообразованию в кремнии. В нем. отмечено, что ряд быстродиффундирукщих примесей, взаимодействуя, с различными дефектах»! кристаллической решетки, образует комплексы, которые способствуют стабилизации их параметров влкяншо различных^ воздействий (температура, ои-учения у- квантами и частицами высоких энергий). Приводятся различные механизмы взаимодействия, сущность кот орых заключается в том, что "Р.газование комплексов уменьшает концентрации дефектов в христаяли-ческои решетке за счет генерирования объемных дефектов ' кристалла. В конце параграфа'Отмечено, что при определенных технологических условиях эффективность геттериро-вания кристаллической решетки достигает своего максимального значения. ...

В 1.2 дан обзор по термическим дефектам в кремнии и роли ряда примесных центров в стабилизации параметров кремния В ней в зависимости от кинетики образования, концентрации и природы генерируемые термодефекты в исходном монокрисгалиическом кремнии разделены на три группы: к первой группе отнесены термодоноры, генерируемые в области температур 350 - 550° С, в формировании которых большую роль играет кислород. Ко второй группе отнесены термодоноры, возникающие в объеме кремния, предварительно отожженного при 450° С в процессе термообработки в интервале температур 600 -800° С. К третьей группе от-

несены термозакалочные дефекты (ТЗД1 возникающие в объеме кремния при закалке после вьк-г'отемпературного отагига в области температур 800-5400° с. Возникновение ТЗД связывается с .диффузией быстродиффундиругоших примесей (БДП) через загрязненную поверхность. Отмечено, что рйд примесей, создающие в кремнии глубокие уровни, оказывают существенное влияние на кинетику образования ч кон-ценгргщию терчодефект« в. В конце параграфа сформулированы.'цель диссертационной работы и основной круг задач, необходимых для достижения поставленной цели.

Во второй глазе, приводится описание методика эксперимента. В 2.1 описана технология диффузионного легирований кремния бысгродиффушшругаишми примесями-элемен-ть.мй I группы ( подгруппа меди), переходных групп ( Мп. Fe,Cr) и серой. Диффузия марганца и серы производилась из газовой фазы, в откаченных до мм.рт.ст. и запаянных ампулах, а железа, хрома,, меди, серебра -и золота из металлического слоя, напыленного не поверхность образца, в атмосфере аргона. В качестве исходного материала использовались образцы м.о«окоисггалЛ5!ческого кремния марки КДБ с р= 10 Ом*с?г, выращенного Мьтодом Чохральского и марки КЗФ s P-.-Ä-2..ÖMXCM,- выращенного методом бесгигетьной зонной: пдакгд. В..-к&чкисве диффузантов испояьзовяишсь навеска деар*ь "•% железа, хрома, меди, серебра и золота с чистотой 99,999'/о и серы ООЧ:' : ,

Легировааие образцов двумя БДП осуществлялось последовательно. Сначала исходные кристаллы предварительно легировались cepnii при температуре 1250°С, после чего в эти .же образцы дифф;я|дщяэгаяг-й&. марганец, железо, хром, медь, soäoto и cepeür.i « гштерзалз температур 950-1250°С. Для сравнения результате?. лкаягдом елучяо лри тех же условиях отжшшпсь кон!?ч>яа:!ыз образцы исходного-' 'кремния,' а тш»хеч - пелзергалзгеь йозтюрисму отжигу предварительно ^леИфовшмь» Si<B,Si>, Sj<B,Cu>,Si<B,Ag>,- Si-:B,Mn>, SKB,Fe> n S;<B,Cr>: Длдггглъносгь диффузионного отжига подбиралась с учетом-козффишкягя. диффузии для каждой принеси отдельно,- В процжез лдгсроюнкя крешшя,-серой KMetfc:. место сильная зррозия- позерхносги пластин. Для /устранения' этих недостатков сера гзводгшась, в кремнии по способу, разработанному а работа [I], т.е. путем управления ШГОТНоешо атомов серы в-:амйулв в пооцесседиффузионного ..ожага. .

Б 2.2 описаны методы исследования электрофизических свойств компенсированного кремния. Приведены принципиальные схемы истк-льзованных установок,

В 2.3 описана, методика измерения времени жизни неосновных носителей б компенсированное кремнии. Приведены принципиальные схемы использованных установок.

Б 2.4 описала методика структурных исследований компенсированного кремния с помощью ИК микроскопа "Инфрам-И".

Б конце главы 2 пг,-.ведены расчетные формулы и погрешности измерений.

В третьси главе исследованы основные закономерности межпримесного взаимодействия элементов I группы (под-труппа меди) с серой в кре.инии.

В 3.1-3.2 рассмотрены литературные данные относительно поведения элементов I группы (подгруппа меда), переходных групп и серы в кремнии. В них приведены основные данные относительно коэффициента диффузии, раствори-мостей, концентрации электроактивных атомов примесей, а также результаты исследований электрических, фотоэлектрических, оптических свойств, спектров ЭПР и КЬТБ. Показано, что ЕДП в ку ,'мнии создают аномально большое число энергетических уровней, возникновение-которых трудно объяснить на основе представления об электр ..мой структуре изолированных примесных центров внедрел;. и замещения. При этом установлено, что спектры энергетических уровней, вносимых БДП б запрещенную зону кремния и их концентрация сильно зависят от параметров исходного материала, условий легирования и закалки. Эти зависимости наводят на .мысль о том, что большинство энергетических уровней в запрещенной зоне определяются их комплексами с исходными и. неконтролируемыми примесями, а также собственными дефектами кристаллической решетки. Однако, вопрос взаимодействия БДП в кремнии в настоящее время изучен крайне слабо. Исходя из этого следующие параграфы данной главы посвящены вопросам взаимодействия БДП (элементы 1 группы (подгруппа меда)) с серой в кремнии.

В 3.2 рассмотрены электрические свойства кремния, совместно легированного серой и золотом, При последовательном легировании образцы предварительно легировались серой при 1250°С и затем золотом в интервале температур 950-1250"С. В качестве исходного материала использовались

образцы *.рекккй марки КДБ с удааышч сопротивлением при комнатной температур« р»1С Омхс.ч •» размером 3x5x1 у.м:'Для сравнения а каждое луч а с о-вампь.'- с& контрольные образцы 51<В;5> • к $КЗ,/- т>." В образцах 3<<В:3> ' при ловторном огжнгс кероановисши час-гь серы расггдается, вследствие чего удеяьаоз сопро ¡лишение образцов увеличивается с иияерспсй• типа проводимости па р-тиг? при Т<1}50ЛС.

Диффузии г., дота з исходный кремкг.Г» п исследуемом интервала температур приводит к повышению удельного сопротивления материи.??. а пределах 56,0*-2,6х!04 Омхсм, свидетельств}'я о прекмущестзечко донорнсй природе золота э кремнии. При температуре Т<11С0ЯС удельное сопроткаяе-HV.iT образцов 3|<В,3,А.и> заметно выше, чем у образцов 5КВ.5> п несколько ниже, чем удельное сопротивление образцов 8К8,Аи>. Тогда хм при. температуре Т>1 И)0''С. .наоборот, удельное сопротивление образцеа ЗКВ.З,Аи> заметно выше, чем удельное < эпротивление контрольных образцов 31<В,3> и несколько выше, чем удельное сопротивление образцов 5(<В,Аи>. Столь необычное изменение параметров образцов. ЗКВ.З. А'-)> относительно контрольных обоа-*« чгч. ЗКВ,3> может быть катер!¡ротировано вероятной докеркых- цзитроз серы и акце;иорных ЦЙГ;>„'та. Для проверки данного предположения, осно&е решения урагчедкп эдектронсшральчссги были оценены концентрации акцепторные центров золота в образцах 31<В,3,Аи> и . 5|<?,Аи>,' отэжкенных при температуре Т= 1250°С.

Опредеяши-- концентрации примесей осуществлялось ре-.пением' уравнения 'электронейтралыюсти для данной системы:

■а) для образцов 31<Р,Аи>

По -Ь П ААи = ро- + р4 А«

б) для образцов 31<в.3>

N3- = рв -к рЛ3 {Н25

ъ) для обоазцон 3)<В, Аи--»

Па +-тиАи;+■ N¡3- =

ро -г

18 г -

г) для образцов БКВ,Б,Аи> -

По+ Кв-'~ ро + р^^р^З* рдД»

где по, ро - коадгнЕтрг , Ш1 свободных -у.зснтслзй-заряда;. Р^ , Р«5 - концентрации положительных ионов с зкерге-тичрскшжи уровнями Ее- О.'В эВ, 2с- 03? эВ, соответственно; Р<»Аи - концентрация псш^теяыЭДх «окоз.с знергетичаски-Ш1 уровнями- Е\ ^0.35 эВ; па^. злех-тронов ка

энергетическом уровне Ес-0.54 зВ; Ыв"-концентрация исхсднс го концентргмдш исх-\'/«ог&

расчета в образцах БКВ,-

'3,Ли> действы .кфе^нщха мг:..с:.у декор-

ными центраш) сер*,. . г*тгпторкым центром золота, то полная концентрациязолота г . /--.»ша"должна'- была оы сосга-вить величину 2.3x1017 -см*, Твксв;-кшш.'д4хр|цдая-- г^ейтф-г ных состояний сущестзггшо превышала рассчитанною концентрацию золота в контрольных образцах 81<?,Аи>, м почти на порядок превышала растворимость золота с кремнии при дащюй температуре вт5рювания. ,

Тогда остается предпологеить, что хараетер изменения удельного согтрота^левия образцов 51<ВДАи> относительно контрольных абра дов Б1<В,5> может быть интерпретирован либо геттерировдвием керы из объема 1сре ,ния в процессе легирования золотом, или образованием ктронейтраль-ных, химически связанных комплексов. Дй.'. ¡проверки этих предположений методом шетквационного анализа были -определены концентрации примесей в исследуемых образцах. Результаты активационнаго анализа показали, что в процессе легирования золотом геттерирование серы из объема кремния не происходит и концещрзцш!чрнмеорй-.'й-'.Ыграэцах• БКВ,Б,Аи> идентичны с концгнтрашшыи примесей в кон- ' тролышх образцах, Б»<В,?>- и 5!<В,Аи>. Тогда остается предположить, что в объеме кремния имеет место образование электронешралы»ых, химически связанных комплексов серы с золотом. Температура наиболее эффективного Взаимодействия серы и золота оценивалась путем вычисления концентрации комплексов на основе решения уравнения электронейтральности с учетом параметров образцов Бг<ВД-Аи>, 51<В,Б> и 8КВ,Аи>, отожженных в идентичных условиях. •

• в образцах ¿-;<В,Б,Аи>'.часть .атомов серы «I золота участзуег в компдегссообргз'осашш. Г1о:п > -у параметры образно» 81<3,5,Аи> опрсдежэт'лтл в осиоак , избыточными 'кснцюгграмиями атомов серы (МуШ и зо-

лота \Nau-Nc), где К^кс^й; грация комплексов. С учетом еьшкописаяных рассуждений уравнение . эле5оронеАтраль-гссга для образцов Б^В.'-Б, А*> мо^гг иигк» ^гжгош а виде:

где й, а - ссотаеотгяеаь заполкепда лзух докорны." цгнгаов сгзьг, ¿ч - стеля»?» заполнения /топорного центра" золота. Тегпг^атуриа« зависимость хоицгитрацяи компяехссо.з, вычиезкжхых. пз 0) , приведены на

рисунке 1. Из рнсук;-:а следуст; "гто -пр:г Т-!050СС конаен-трацич • хсмгатегссоз яеэтттпет магсдаясихыарго- значения, т.^. наиболее эффгкт:::::-т.-г тглотгьатурп составляет Т= 1050

Е 3.4.-3.5. иссседозаны оссййшсста:-г.:г?л*ир'"-;л,«есного

ймодейбгапя- сетзы с серебром к »ггдью-з/квиссгЛ. -Якслхеюву.-ппеь лосляхоз'-газьне ггггпо ■*,*rf? * Г .. Г Su

5i<5, J1 '(-. ... т-с-м .:o.:xro' / "5,чз._" 5' , У

.U. JliiA » .-i 4 ."liinz

•.'с''". . v / tu !<B w .. чтс-

мйтрьг' ll't" ' VT'I???."*. * TTf .w. 1A 'L- 4 Ub-ii V*»' 1 Wf 4 x'x: / .»tpo's /¡"го

лХВ.^. . о.т,". ii' ■o: '-'zho ству-

от cv> отс-утстг::- •T . > T-, г»'--/»* « •модоПстг^'я сетзы с

;';ребрсч i'ie; . ucc- "'..-о'сотет.т-

tapa^ риого cr , f.-s- nt:: 105Э-1250"С. 1 : в

шоц^па iiocjzii" ' r-.т. п ir-r-rr-rvp 750-

VM°C г, .х Sfc'\S,A-> г ¿;хПДСи> усггтюзтено

^•щес-ют.о- cr—v тс-

лямот как' р* , г" г.с—— -сг. I р-р;— г *ч> с~гг •-'■■по с ах юадяяггглгг'«- » сстогсгс^;jx при

сг,. -тз у**--.- ги Ир г.тс" '-¿глгез елпкяиие

г jrr^c'rrr-r-t" лг х. % с v <гSKB S.Ag> iicno исстэ >r::: 95C С, -i d с 7,-л - - црч 92Q°C.

ipri juhhl'x Ti'tn^-'-irypr: cr.r;~v 2;<С,ЗтАз> a

i<B,S,Cn> npr::r::4srcti сгп-Ср-агг^ ¿"*ймэтры исходного атериа-'п. Наблюдаемое сслежк гамгтеитращш элепроак-явных примесных атомоз tnstcprfpsxiipoBaiibi о ралшг; вз,--

95D moo toso nao -tíso Z'C

Рис.1. Температурная зависимость концентрация комплексов в образцах Si<B,S,Au>.

шлодейстпия между примесными центрами замешания серы с Петрами внедрения серебра и меди.

С целью выяснения влияния электронейтральных, химически связанных комплексов на рекомбинационные свойства материал в 3.6. исследованы влияния условий отжига на время жизни неосновных носителей заряда (т) в образцах 51<В,З.Аи>. 51<В,3> и 51<В,Аи>. Результаты исследования показали, что с повышением температуры отжига т в образцах повышается, достигая максимального значения при Т=1050 °С. Дальнейшее повышение температуры отжига приводит к уменьшению т . Такая зависимость т в образцах Б*<ВДАи> ешё раз свидетельствуют в пользу образования электронейтральных, химически связанных комплексов серь: с золотом в кремнии.

Для получения дополнительной информации о -природе вышеописанных комплексов в 3.7. с помощью И К - микроскопа "Иифарм-И" было проведено структурное исследование в образцах 51<В,5,Си> и 51<В,Си>. Результаты ИК-мгос-роскопического исатедсткпгия показали, что с понижением температуры диффузиямеди (т.е. с приближением к температуре эффективного вззтгоденствия Т=920 °С серы с медыо) б ; образцах ¡м<ВДСи> размеры образуемых скоплений меди уменьшаются, относительно их параметров в контрольных образцах 81<В,Си>. Заметное очтгенне фона, создаваемого в виде точечных скоплений меди, в. образцах 3:<В,5,Си> наблюдается при температуре эффективного взаимодействия серы с медью.

В 3.8. проведено комплексное обсуждение результатов межпримесиого взаимодействия серы с элементами I группы (подгруппа меди). В ней указана чёткая корреляция между температурой наиболее эффективного образования комплексов (Тэфф) с термодинамической" энергией Гиббса соответствующих соединений, что явно свидетельствует в пользу химической природы комплексов серы с элементами подгруппы меди. Иными словами, в процессе взаимодействия элементов подгруппы меди с серой в кремнии имеет место образование электронейтральных, химически связанных комплексов между центрами замещения серы н элементами подгруппы меди. { ... .....- ■

. ■:• .

л .

и ¡ у главе исследованы термосгабильности -комплексов, \ создаваемых элементами подгруппы меди и серой в кремнии, а также уточнено влияние комплексов на деградацию сбойсгв материала.

В 4.1. исследована стабильность комплексов, создапагмш. серой и элементами подгруппы меди в кремнии. Термоста-бильнссть комплексов оценивалась путем равнения результатов исследования влияния термообрабопш ь интервал температур 150-10б0®С на параметры -.oopsauos Si<B.S,Cu>, Si<B,S,Ag>, $i<B,S,Au>, а также кояг^ъиых образцов. Исследовались образцы, .отожженный-при темпе? rrvpo Т->;,. Выбор данного уэдощй. легарошинк лрошшосия с... что при этом практически вез эдеЕгсро&ктивкыз «хрмы - 4 серы, так и элементы I группы* :азашодеистау8.между-еобЛ, нейтрализуются и материал прербретает параметра .исходного' . материала^ Результаты /иссйел01£'ши показали, ч;о рь: образцов Si<£,$,eu>r : Si<B,S,Ag> п Si<B.S,Ai:> стабильны вплоть до температурь!, Стаби^ис/га. r.apu-мегфовобршцойшщзтельствуето стабильности , -

тральных, химичеаси сйяз«ц|цых кгч'/лхяексоа и жыент-ов I группы й 1феглнш вплоть дс Тзфф -

кинетику Генерация ;в ..крепыш. г s v5C':v

. Установлено издичяе коррелш^ш глес^ду хенцъа ¿¡> ici: "гЗД и скоростью, гецерадцц ТД-1» v^y-bua ja

.показано,- что-, на шшетшеу .генерации,. ТД-1 ч-. xhushjм влияние оказывают .дефезега точечного', ntn®. т -внедрения БД П.

; ■ В 4,3. йсследовако влияние -БДП на »ашег*. •--геыакшц..-» ТД-1

при 35(^5UO^C. Результати кссиедоьанин щиекки»«. «к о наличие в объеме кремния,н<еакгивиыхплтомаа. S 30 с jcr> венно влияет {^толысэ ^оо^сть'генфйшиггер^ и-нрроз, но и смещает температуру наиболее эф4xxrritmto* ? icnaщ; термодонорой в сторону щпкйх темягратур. • Пох.учганыс. результаты однозначно свидетельст-вуют о, каш«?и:'< умственной роли БДП

в .образовании термодонероа ь. кт-имнпи При 450°С. Анализируя результаты исследог-аы^; было сделано предположение, согласно которому .одогпгт-мые термодоноры, могут быть сажаны с.образованием'конадцк-сов БДП с фоновыми примесямив исходном Kpw,:.:,«; ,

15 ' •

П.тгая глаза посвящена некоторым практическим возможностям использования результатов межпримесного взаимодействия в кремнии.'.• •

В 5.1. описан новый способ нейтрализации неконтролируемых БД П (элементов подгруппы меди) в кремнии. В отличне от из частных способов нейтрализации влияния БДЛ в кремли, основанных на процессе геттерировання БДП из объема :хусе^чг1яглзредлагаемый.способ-поэшодр^.од]'орсднокейтра-лтовать БДП по всему объему кремния. .

В 5.2. описан новый способ получения термостойкого кремния. Способ основан на результатах исследования межпримесного Взаимодействия серы с элементами I группы (подгруппа меди) в кремнии с учггсм их термостабильности. Предлагаемый способ позволяет стабилизировать не только электрические, но и рекомбтшационньзе свойства кремния вплоть до температуры

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ •

• Резюмируя полученные ретультаты на основе иеследопа-ний межпримесного ззаимодейсшия эДгм£нтов Подгруппы меди с серой в кремнии, уточнял зарядозое ссстояь-ие, стабильность .и природу образующихся при этом комплексов, а также вьисняя-роль' меяяф1Ш^1с№;р2а(Ш0^ствия в деградации свойств кремния можно съйппь едедзяйшие вывода: = - впервые показана Бозмонжосгь образсватй элентрбней-тральных, химически связа5И!ЬК1Ьмпягхсра серы с элементами! группьг (поотруппа меда) з кре?л!шз;

- определены оптимальные; усдозпл коглшгксосбразования между атомам?! элементов I группы с серой. При этом установлено, это эффективное :вза1!мсд;йстзае мегкцу примесными атомами серы с золотом, серебром Ц медыо происходит при температуре 1050°С, 950"С и 920-С, соотпгтствгнно;

- показано, что в условиях полного стмплиссообразования в образцах Э1<ВДАи> время глпии неосновных носителей заряда повышается относительно их времени жнзкп в контрольных образцах 51<В,Аи>;

- показано, что в условиях полного компдексообразования как примесные атомы серы, тазе п лримеашс атомы элементов I группы полностью электрически нейтралнзируетез, что

и способствует восстановлению электрофизических и рг-комбинациошшх параметров исходного материала;

. - на основе И.К микроскопических исследовании в условиях полного комилсксообразонанкя между примесными атомами серы и меди в образцах Si<B,S,Cu> установлено суп; ■ твенное снижение размеров и плотности примесных приципк-татов меда- сгтоситеяьно их размеров- и пло^гаости' в контрольных образцах S¡<B,Cu>, что и поДгх.ерждгет учащие атомов меди в компяексообразоааииь:

- рассчитаны энергии и козффнць: ;ы комняексообразо-вания (Ке) Для элементов подгруппы меди с элементами VI группы (О, S, Se, Те) в -кремнии. Предложены • ,,уктура и механизм образования таких комплексов;

- впервые исследована термостабильнссть химичги::и связанных комплексов элементов I группы с серой и кремнии, показано, что такие компасы стабильны до темнаратур.. наиболее эффективного хомплексооэр&зования:

- впервые исследована влияние компд^гсо^йрззоваь'мя между элементами I группы с серой й кремнии ка кинегалу генерации термодоноров при 450 °С: показало, что наличае такого комплексообразованпя практичеелл иодав»«»."г генерацшо термодонороа ? объёме креммтч.: в npo<:. отжига при 450 °С; .

-разработай новый способ 1\гггерировгпн;1- ЗДЛ по ьси:/«у объему кремния, путем легирования ero cs^oí до предельно* растворимости и последующего терме от». образ;; od i ля температурах 910-930°С , 940-960° С < 'P-G-libírC.. соответственно доя геттерирова:меди, ......£*рг и ;одоть.а

кремнии;

-разработан новый способ псвышенит терли; кто* когги кремния. ;

Основные результаты работы олублихояачы ь спаду*»/ ых научных работах:

I. Бахадырханов MX, Аскаров Ш.И.. гоохулог? Н„ Срахгев С.Н« "Некоторые особенности взЬкм-<-><- Зст&ия серы с мефю в кремни««* / / РАН '"Неоргашнас-.-лп; материалы" 1992, т.28, № 8 , сЛ 606-1908.

2- Бахадыррханов- MX, Аскаров Ш.И., Корю-доь Н., Сражев С.Н. "О химически связанных комод гхса* серы и золота в кремнии", 1994, т.30, №4, е.. 439-441.

3. Бахадырханоа MX, Аскаров Ш.И., Í 'отгулов Н Сразгсв С.Н. , Тошбоев Т.У. ' "Исследована« злшшш

термозакалочных дефектов на кинетику генерации теомодоноров в кремнии при 450°С".// Письмо в ЖТФ выи.24, №12, ) 994, с. 23-25.

■ 4. Бахадырханов М.К., Аскаров Ш.И., Норкулов Н.. Сражен С.Н. ".Межпримесное взаимодействие серы и серебра з кремнии". // РАН "Неорганические материалы", 1995 т 31 Хэ7, с.Ш-890.

5. Бахадырханов М.К., Аскаров Ш.И., Норкулов Н, Сражев С.Н. "Стабильности химически связанных комплексов серы с элементами 1{в). подгруппы в кремнии"// РАН "Неорганические материалы", 1996, т.32. №6, с.647-649.

"6. Бахадырханов М.К., Аскаров Ш.И., Норкулов Н., Сражев С.Н., Тошбоев Т. "Влияние быстродиффунднрующих примесей на кинетику генерации термодоноров к кремнии при 300-500° С"// ФТП: 1995, т.29., вып. 8, с. 1396-1401.

7. Аскаров Ш.И., Норкулов Н. Сражен С.Н. ' О механизме нейтрализации электроактивных дефектов в кремнии". // Вестник ТашТТУ, 1994, № 1-2, с.32-38.

8. Сражев С.Н. "Тез диффузияланувчи киришмаларшшг кремнийда термик нуксогахар ^осил булиш тезлигига бог-лшушги", //"Электроника. ва микроэлектроника сохасидаги долзарб муаммолар''. ТошТДУ илмий ишлар туплами, 1993, 99-103 6.

9. Сражев С.Н., Норкулов Б. "Кремншшинг физик хосса-ларини бошкаришда киришма атомлари узаро гаъсирининг роли",// "Электроника ва микроэлектроника со>;асндап! долзарб муаммолар". ТошТДУ клмии ишлар туплами, 1993, 14-16 5.

10. Сражев С.Н. "Кремнийда олткнгуп-рт ид мис кириш-малари б;;рикмаларининг термик баркарорлиги ^а^ида", // "Электроника ва микроэлектроника 'со^асидаги долзарб муаммолар", ТошТДУ илмий ишлар туплами. 1993. 120-121 б.

11. Норкулов Н.; Сражев С.Н. "Влияние бытродиффунди-рующих примесей (БДП) на кикетику генерации термодоноров в кремнии'',//"Ёшларнинг пзланишлари за ишлаб чиз>э-рншнинг истилболи". ТошТДУ маколалар дуплами, 1993, с.120-121.

12. Норкулов Н., Сражев С.Н. "Кремний намз'наларининг хусусиятларига гамма нурларнинг таьсири", У/ Ёшларнинг изланишлари ва ишлаб чиклришнинг иствдболи, ТошДТУ мад'олалар туллами ¡993- 32-35 б.

13. Бахадырханов М.К., Аскаров Ш.И.. Норкулов Н., Сражев С.Н. "К вопросу о природе термодоноров генерируемых в кремнии при 450° С"// Первая Национальная конференция "Дефекты в полупроводниках", С&шст-Петербур;, йЩ ель-май, 1992, с Л 55.

14; Бахадырханов М.К., Аскаров Ш.Й.. Норкулов Н., Сражев СЛ 'Щиффузант-буг босимиадмГ, кремннйда сслен адомларининг элаароахтив концешряцйясйга ■ ва энергетщс сатзутр сиектрига таъсирини рргана- г " Тезисы докладов Республиканский научной конференции "Актуальнь-з'проб-лемы полугфоводшшовш ..зломек-.ив" 24-26

декабрь, 1992, Фергана, с- 52-53. ■■'.:

15. Аскаров Щ.Й., Норкулов Н., Сра5Кев С.Н. 'Кремнкйда . ояшнгугурт ва олтин киришмадаришшг узаро таъсирлашу-

вини ^ганиш'У/Актуальныс. проблемы пш^проводишсоаы.-. структурных элементов" 24-26 декабрь, 1992, Фергана, с, 54.

16. Сражев С.Н. Некоторые особенности взаимодействие серы 1Гзолота в кремнии" //Тезисы докладов профассорско» преподоаатеш»скогосостава Тс.аГТУ, ноябрь, 1992. с.48.

Цит«рс&<\инйя литератур,.

1. Бахадыршюа М.К.» Аскаров Ш.И., Шарапов Б.З., Норкулов Н. "Влияние плотности атомов диффузанта на. коэффициент диффузии и концентрацию эяектрошсгивкых атомов серы & кремнии" //Письмо в ЖТФ, 1991? т. 18, вып. 4 с.52-54.

Кремчийда олтингугурт ва I гуру^ (мис гуру^часи) элементлари уртасидаги химиявий богланган комплекслар ва уларнинг термик нуцсонлар генерациясига таъсири.

Сражен С.Н.

Кискача мазмуни Илк бор 51 да Б билан I гуру* (Си гурудчаси) элементлари уртасида узаро таъсирлахцув хенг микиёсда урганилди ва бу таъсирлашув натижасида ,%осил булувчи комплексларнинг заряд золатлзри, .цароратга тургз'нлнгн ва табиа та урганилди.

Маълум бир шароитда киздирилганда 51 Дажмида 5 мис гуру^часининг ^ар бир элемент» билан : Узаро тзъсирлашганда электр жщатдан нейтрал, химиявий богланган компдекслар >;осил булиши к5рсатилди. Бунда мис гуру^часининг ^ар бир элементи учун ало^ида Б билан к-учли таъсирлашув ^ароратн Тэфф мавжуд зканлици анинланди. 51 ни ана шу одюратда киздаф11лгандаунннг з^ажмида $ ва Си гуру^часи элементларининг электр жщатдзн фаол к»смлари узаро таъеирлашиб, электр йпп^атдан нейтрал лолатга Утада ва Б) бошлангич )уОлат парамстрларшш зх-аллайди. Бош^-ача айтгавда, -Б!" нинг электр жи^аТдая нейтрал, химиявий оогданган комплекслар билан туйиниш $олн кузатилади. Табиатда' мавжуд булган, Б}' ^ажмида ^осил >;илинган комплекслар учун улар >(осил булишининг термсдинамкк Гиббс (ЛСг??) энергияси ; ва зффек'тив >;арорати (Т^ф) уртас ¡да у мумии ^онуннят топштган.

Электр жи^атдан нейтрал, химиявий богланган комплексларнинг зрроратга туррунлиги ва уларкинг 51 дсградаиион хоссаларига тайсири таодик килинган. Электр жй^атдан нейтрал, химиявий богланган комплексларнинг Тэфф гача тургунлиги ва Б? электр жи^атдан нейтрал, химиявий богланган комплекслар билан туйинган шароглгда уиинг ^ажмидаги термик ну^сонлар (ТН) генерацнясшш йу^отиш мумкинлиги 'курсатилган..

ни термик тобланиш нуксонларн ва тез диффу-зняланувчи киришмалар билан туйинтирилган $олда ТН генерацияси клнетикасн натижзларинН ^исобга олган *олда, 300-500 °С харорат оралигада киздирилганда хосил булувчи ТИ нинг табиати ^идаги мавжуд тасоввурларги карши булган янги табиати аншр!анган. '

:g \

Chemically connected complexes of sulphur and group elements (copper subgroup) and thier influence on . generation of ihertnodonors in Si.

Srazhev S.N. Resume

Properties interimpurity interaction of .sulphur with 1 group elements (copper subgroup) in Si has been studies . Chage state, - • thermostability and nature of generated complexes has been Studio.

i>as been shown'that'under defined conditions r. fritting electroneutra1 chemically connected complexes of sulr nur with every element of copper subgroup are induced inside Si. There is defined temperature of fitting of most effective interction (Teir) with sulphur for every element of copper subgroup. Ail electric active part of sulphur as well as elements of copper subgroup inside Si as result of interaction with each other is electrically neutrallized and sample takes parameters ofiniiia! Si under process of such fitting. By another words saturation of Si by-electric neuiral chemically connected complexes has piace. General roles between T«r and thermodinair.ic Gibbs energy (AGu29s) of respected compounds are established.

Thermostability of electric neutral chemically connected complexes and their influence on degradation of Si properties has been studies. It has been shown that electric neutra' chemically connected complexes are stable up to Tar and s'jppjri- 'on of thermaldefects generation has place under conditions ot saturation by electric neutral complexes inside its voiume.

Nature of thermodonors generated inside Si volume under thermal fitting in the temperature range 300-500 contradicting existing conceptions concerning nature of such defects has *been established with taking into account of kinetics ofthcrma! defects generation under conditions of Si saturation by thennotempered and fast diffunded impurities. . .