Исследование деградации электрофизических свойств кремния и структур на его основе, легированных переходными, редкоземельными и изовалентными элементами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ФИЗИКО-ТЕХП И ЧЕС К И Й ИНСТИТУТ им. С. В. СТАРОДУБЦЕВА

НПО «ФИЗИКА-СОЛНЦЕ» им. С. А. АЗИМОВА

Для служебного пользования

1,00032 О

На правах рукописи

ТАЛ МП О В Фархад Магруфовмч

ИССЛЕДОВАН ИЕ ДЕГРАДАЦИИ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРЕМНИЯ И СТРУКТУР НА ЕГО ОСНОВЕ, ЛЕГИРОВАННЫХ ПЕРЕХОДИЫЛ1 И, РЕДКОЗЕЛ1ЕЛЫ1ЫМИ И ИЗОВАЛЕНТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

01.04.30 — Физика полупроводников н диэлектриков

Автореферат

диссертации'на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

ргв

2 2 МАЙ 1335

Ташкент — 1995

Работа заполнена в Ташкентском государственном университете.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

член-корр. АН РУз д. ф.-м., н., проф. Юпусоп М. С.

член-корр. АН РУз д. ф.-м., н., проф. Мамадалимоп А. Т.

д.ф.-м.н., проф. Мнрсагатов Ш. А.

Фнзико-техннческип институт им. А. Ф. Иоффе РАМ, г. Санкт-Петербург.

Защита состоится «Х^»

1995 года в $

часов на заседании специализированного Совета Д015.08.21 по защите диссертаций на соискание учено» степени доктора наук при Фпзнко-техипческом институте НПО «Физика-Солнце» АН Республики Узбекистан по адресу: 700084 Ташкент, ул. Маслянова, 2 б.

С диссертацией .можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке АН РУз.

Автореферат разослан « /?/ »

1995 г.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор технических наук

Р. IV АВЕЗОВ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы обусловлена с одной стороны, необходимостью выяснения закономерностей процессов деградации электрофизических свойств кремния и управления ими, а с другой - необходимостью создания полупроводниковых приборов на основе кремния со стабильными параметрами.

Процесс изготовления и эксплуатации полупроводниковых приборов на основе кремния, включающий в себя различные термические и радиационные обработки, сопровождается многочисленными изменениями его электрофизических свойств. Тем не менее к полученным полупроводниковым приборам предъявляются жесткие требования по стабильности их параметров в различных радиацгон-них и термических условиях работы.

Одним из перспективных путей управления процессами деградации электрических параметров кремния является легирование его переходными, редкоземельными и изовалентными' примесями. Поэтому комплексное исследование технологических условий легирования кремния данными примесями, изучение особенностей деградации электрических параметров такого материала имеет большое значение для понимания механизма взаимодействия примесных атомов с различными дефектами в кристаллической решетке и для целенаправленной разработки оптимальных способов получения терло- и радиационно-стойких материалов и приборов на их основе.

Цель работы: Основной целью настоящей работы являлось комплексное исследование и целенаправленная разработка оптимальных условий управления деградацией электрофизических свойств кремния путём легирования его некоторыми переходными, редкоземельными и изовалентными примесями.

Для достижения данной цели необходимо было выполнить следующие исследования:

I. Э£Споримеитальное исследование закономерностей диффузии некоторых переходных и редкоземельных элементов в кремнии, оп~. ределение их основных диффузионных параметров и состояния в кристаллической решетке. Разработка оптимальных технологических

условий диффузионного легирования,кремния данными примесями для получения материала с заданными и воспроизводимыми свойствами.

2. Комплексное исследование электрофизических свойств кремния, легированного отдельнши переходными, редкоземельными и изовалентнкмп прим^ся^и в зависимости от метода легирования /диффузионное, ионное, в процессе выращивания/.

3. Всестороннее исследование возможностей отдельных переходных »редкоземельных и изовалентных примесей в управлении термической и радиационной деградацией свойств кремния в зависимости от типа и концентрации примеси}условий и методов легирования.

4. Разработка способов получения кремния со стабильными к внешним воздействиям электрофизическими свойствами.

5. Разработка рекомендаций практического использования кремния, легированного отдельными переходными, редкоземелгными и изовалентнымн примесями, для создания термо- и радиационко-стойких полупроводниковых приборов.

Для успешного решения поставленных задач был создан и усовершенствован ряд экспериментальных установок, позволяющих исследовать электрические, рекомбинационные, фотоэлектрические свойства образцов в широком интервале температур, электрического поля, частоты и интенсивности света. Для получения достоверных и однозначных результатов использованы различные методы исследования: электрические, фотоэлектрические, рекомбинационные, оптические, ёмкостные, металлографические, ЙК-спектроско-пия, метод микрозондового анализа, метод меченных атомов, нейтроцно-активациоиный анализ и т.д'.

Научная новизна.

- Из сравнительного анализа свойств некоторых элементов переходной группы, введенных в кремний диффузией, в процессе выращивания и ионной имплантацией, выявлены оптимальные условия легирования /тип, концентрация и метод легирования примеси/, позволяющие аффективно управлять термической и радиационной деградацией свойств кремния в зависимости от вида и дозы облучения, а также от диапазона температур и времени термической обработки материала. .

Показаны новые научно-обоснованные способы повышения терми-

ческой и радиационной стойкости кремния путём легирования его в определенных условиях отдельными элементами переходной группы. Предложена физическая модель управления электронной и дефектной структурой кристаллической решетки, объясняющая полученные экспериментальные результаты. -

- Разработана и научно обоснована диффузионная технология легирования кремния РЗЭ, позволяющая получать однородно легированные материалы с заданными и воспроизводимыми параметрами. Определены основные диффузионные параметры и растворимость РЗЭ, а также предложен механизм диффузии РЗЭ в кремнии.

- Исследовано влияние методов легирования кремния РЗЭ, физико-химических особенностей РЗЭ, условий легиро.вания и исходных параметров кремния иа процесс термической и радиационной •деградации свойств материала.

- Впервые изучено влияние полей упругих напряжений, создаваемых изовалентными примесями, на процессы диффузии переходных элементов, а такав на их распределение а кремнии.. При в том определены диффузионные и электрические параметры, а также состояние данных элементов в кремнии, предварительно легированном изовалентными примесями.

- Впервые исследовано влияние примесного взаимодействия меиду РЗЭ и никелем, а также между ИБП и никелем в кремнии на термическое дефектообразование при 450°С.

Практическая ценность результатов, полученных в работе, состоит в следующем:

На основе экспериментальных результатов исследования диффузии, растворимости и электрических свойств кремния, легированного РЗЭ разработана диффузионная технология легирования кремния РЗЗ с заданными и воспроизводимыми свойствами.

' Разработан и предложен способ легирования кремния никелем, позволяющий получение однородно-легированного материала и увеличение его полезного объема. При этом существенно уменьшается область неоднородного распределения никеля.

Разработаны способы повышения тармо-стойкости кремния, заключающиеся в легировании его элементами переходной группы

различными методами. Рекомендованы.оптимальные концентрации примесей и технологические режимы легирования, обеспечивающие сохранение исходных параметров материала в широкой области температур /до 1200°С/.

Разработан и предложен ряд способов повшения радиационной стойкости кремния путем легирования его переходными и редкоземельными элементами. Рекомендованы оптимальные условия ■ легирования /выбор примесей и их концентраций, метод и технологические режимы легирования/, позволяющие повысить радиационную стойкость материала до 4«10® Р.

Результаты работы в части разработки технологических условий повышения радиационной стойкости структур, в частности мощных диодов на основе кремния подтверждены испытаниями в ОКБ Ташкентского завода электронной техники и внедрены в ПО "Фотон", что подтверждено справкой и актом внедрения, приводимыми в Приложении к диссертации.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Обобщение .и интерпретация результатов экспериментального исследования влияния ряда представителей переходных,редкоземельных и изовалентных примесей на деградацию электрофизических свойств кремния в зависимости от условий легирования /тип и концентрация примеси,метод легирования/ и условий внешнего воздействия /диапазон температур и времени термообработки,вид и доза облучения/.

Результаты разработок технологий создания термо- и радиа-ционно-стойких материалов легированием кремния отдельными переходными, редкоземельными и иэовалентными примесями.

Выявленные и научно обоснованные оптимальные условия получения материалов с сохранением их исходных параметров как при легировании, так и при последующих терЛо- и радиационных обработках.

2. Полученные основные диффузионные параметры и растворимости и выясненный механизм диффузии РЗЗ в кремнии. Результаты разработок диффузионной технологии получения кремния с РЗЭ, позволяющей получать однороднолегированные материалы с заданными параметрами и хорошей воспроизводимостью.

Установленная возможность, в зависимости от рода и условий

внешних воздействий, подбора той или иней примеси /тип, характер, концентрация, метод легирования и т.д./, обеспечивающая наилучшую стабильность свойств материала.

3, Механизм влияния полей упругих напряжений, создавзешк ИШ, на диффузию элементов переходной группы в кремнии, а также виляния мокпримес:;ого взаимодействия РЗ<Чшкель, ИГО-нинель на дегродадго электрических свойств кремния при термообработке.

4. Рекомендации по практическому применения разработанных терио- и радоационка-стойЕих материалов с заданными электро^н-зическими свойствами для создания промышленных полупроводниковых приборов с устойчивыми к внешним воздействиям параметрами.

Совокупность полученных результатов составляет основу нового научного напрвления в области физики и техники полупроводников - "Управление деградационньед процессами в кремнии а прибора;: не его оолова путза изменения дефектной структуры кристалла."

Апробация работа.

Основные р^сультаты настоящей работы докладывались на следующих совещаниях, конференциях и семинарах: П Всесоюз. совещ. по глуб. уровням в полупр,/Ташкент,1580/,Всесоюз. семинар "Радиационные эффекты-в полупр. приборах-80"/Баку,1980/,1 Всесоюз. межвузовская научно-технгш. ло1гф.мШгичезкив я редноволновыэ методы и средства неразрушакщего контроля качества материалов и изделий"/5ергана,1981/,Ш Всесоюз. научно-тахнич. конф. по технологии и материаловедению однороднолегированного кремния /Москва, 1982/, 1,17,Ш Всесоюз. конф."Физические основы, надежности и деградации полупр. приборов"/Кишинев, 1982,1986,1991/, Республикам. кон<Т." Актуальные проблемы физики полупр."/?ергана, 1982/, Всесоюз.совещ. "Визуализация рентгеноди^ракционных изойраленир. дефектов в кристаллах" /Ер*пен,1983/, Всесоюз. конг£. "Радиационная физика полупр, и родственных материалов" /Ташкент, 1985/, Республикам. кон4;. физиков Грузинской ССР /Тбилиси,19П6/, 1У Всесоюз. конф. по физ.-хим. основам редкоземельных полупр. /Новосибирск,1987/, П Всесоюз. конф."Струи- • тура и плонтронннз свойства границ зорон в метиллах к полупр." /Воронеж,1987/, Республики», шугао-практич. коиф."Зйектив-

кость использования ресу]юов при довэрненствовшши управления проиэяодсте«; технологическими процессами и оборудование!]"

«ич ТЛЛА * И. - _____ ..._______ ___________ ..„..X МГТ.,.^.*...

/ ЛсШКУН'!1 | • Щ^Щ.У-'ХСАПЙЧ! ^пу» ^¿л/испшщши

материалы твердотельно," электроники. Гвердотелышо преобразователи в автоматике к робототехнике'-1 /МинскЛ.990/, У Воессюз. со-вещ. по материаловедению и физ.-хим. основам получения легированного монокристаллкческэго кремния/;'ссива,1950/, I Региональная кокф. республик Ср.Азш п Козкстаиа по радиационной физике тверцого тела/Ссааркш<д, 1991/, Первая национальная конф. "Дефекты в по.'ц-проводнпка::"/Санкт-Петербург,1992/, Геспубликан. научная конф."Актуальные проблемы полупр. структурных ьлемен-тов"/Фергана, 1992/. &5еядунзрод. кок?>. по материачач длл игуч-шас иссладоваалй/Сси1-7ровд;юко,С1ПАД9ЭЗ/, Семинары: лаборатории диффузии и до^ектообразовакия в полушэ. $ТН 12-;.,ФЛ1отфз АН Р<5Ьии и кафедры полупр. ГТУ /Санкт-Петербург/, кс^едры йи-зикн полупр. и диэлектриков и мвжфакультетской кафяд:;;.! об^е!» физики ТаиГУ, кафедры ''¿изическач электрокика и микроэлектреш-ные приборы" ТашГГУ им.А.Еерункй, С1Ш Ташкентского завода электронной техники; Отчетные конференции профессорско-преподавательского состава ТшТУ но итогалг научно-исследовательских работ/1079-1992/; Объединенный семинар Центра "йшктроникк, автоматики и вычислительной техники" ТощГТУ им.Л.Веруний.

Публикации. По гене диссертации опубликована 01 работа, включая 2 обзорные статьи, а такяе получено 7 авторски:: с.г.п-детельств.

Структура и пбъен работы. Лиссертационная работа состоит из введения, семи глав, оЗщего заключения. Основное содержанке изложено на 2.01 страницах машинописного текста, включает Л" рисунков, 2ь' таблщ и Р.Ю наименовали* библиографии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБСГШ

Ро введении. обооноЕана актуальность выбранного направ-лешш исоледоаанг:!, • о^огуудкровшш цоль к задачи д.;ссортациоа-пой работы, указан?, наушга и праотлоская ценность полученных результатов, приведены структура и основные положения выноси-

мыз на защиту. Во введениях к каждой главе работы приводится краткий обзор по данной проблеме и конкретизируются задачи и цели исследования. Т> приложении приведена справка и акты о внедрении и использовании результатов работп.

Е£ЕЧэ«5_И£?.2§ поейящена анализу состояния проблемы и обосновали:} направления ео исследования, 3 пей рассмотрены основные положения подходов к проблеме упраашлл процессами деградацка свсйста полупр>зодтакоэ. Пра атом на основе анализа физических явлений, обуславливающих процассп деградации подчеркиваемся, что основным иа таких явлений является перестройка дзфэктной стру1и?ури решетки. Струк-гурнке дефекты, наряду с примесными в очень силыюЯ степени влияют на дзградацшэ электрофизических параметров цолупрсаоднкков. Состояние прпыеснък атомов, а так-• яе характер и концентрация супрстяуят&с дифектов в кристаллической рэмзтке полупроводника, в очень больгасП степени зависят не только от када и концентрации прт:зсо?:, параметров исходного штериолз, но и от уедэгл? введения лршесеР., степени ком-пеноан:ш Уггернаяа и характера знсанкх повдг^отЕП**. Более подробно рассмог'рены наиболее часто зетреча-зщцАся в технологии полупроводников внешние воздействия /V?rJ-'Oo6paCfo®Tta к радиационное об'куиениэ/, Приведена классификация ткпое термодеУектоз /в зависимости от диапазона температур и времени термообработки/, сущестгепно шга.тл;ях на деградации &нск'*ройизнчвских порвиоэдо» тгрвмкяя й пр:.боров на егй огниве. Показана, что ртфешштя де-грздацпо!Гг!ШЯ сво^&тзаьп кр§т??я4 Lvo. улр1злешш повелеваю дефектов и процесса; гл их ^о'рлсогглнл из: по ;;оп??;чь в некоторой степени на стадии получения и узхнздогшгесной обработки полу-проводншюмэс пластин. Например: наложением электромагнитных полей; различным« метода».;»! генерирования и т.д. Однако, ото . не в состоянии решать проблему управления дегрядационннки свойствами полупроводников при термообработке. ;

При рассмотрении радиационного облучения показано, что процесс радиационного дефектообразования, обуславливающий де-грэдацто электрофизических свойств кремния зависит от множества факторов: от энергии облучающих частиц; от метода выращивания полупроводникового кристалла; от плотности дислокаций;

г -КЗ-

ОТ концентрации собственных дефектов /в частности стехиоыетри-чзских/; от степени легирования полупроводника электрически активными мелкими примесями} от температуры и интенсивности облучения; от концентрации центров непрямой аннигилляции для компонент пар Френке :я. 'Регулируя этими факторами можно в некоторой степени управлять процессами радиационной деградации. Однако наиболее оптимальным и перспективным направлением.в решении проблемы управления деградацией свойств кремния, в силу ряда проанализированных причин, является легирование его переходными, редкоземельным»; и изовалентнши примесями, которые полностью или частично находятся в кремнии з электрически нейтральном состоянии. В связи с этим показана необходимость установления закономерностей .поведения и вззжодействкя переходных, редкоземельных и изовалеигнкх пршеоей с раэл!:инш.!К де^эктеш кристаллической решетга кр^пш о целы? цсленапршшен-иой пзрес1'ро;1км дефектно!'! структуры да рггр&Зоткг; навш: иате-риалоа с гробуеиши к ваеаннм воздействиям электркчеойкнй свой-стягши.

Во втоп-ой глава приведены эксперимент&льныз результаты по иэучдаш особенностей термической деградации свойств крем- . кия, легированного Блеизнташ переходной группы - никелем, кобальтом и марганцем. Описаны технологии' легирования кремния данными примесями /диффузионное, ионное и в процессе выращивания/. •

Показало, что при использований технологии диффузионного легирования кремния никелем, кобальтом и марганцем, в зависимости от- типа и концентрации исходной примеси, условий диффузии и степени компенсации били получены образцы п- и р-типа с широким диапазоном удельных сопротивленир 10-10^ См.см. Полная концентрация,атомов никеля в кремнии после диффузии составляла 10^-2.ЮТ7 см"3, кобальта - С-ГО^-^.Ю16 см"", марганца - Определены оптимальные условия леги-

рования .крешшя этими переходными элементами /тип и концентрация исходной примеси, температура и время диффузии, энергия и доза ионов элементов переходной группы, технологические режимы выращивания монокристаллов и т.д./, обеспачиваетдое получение

-и -

материала с заданными и воспроизводимыми электрическими па-раметраши

Приводятся результаты, проведенных в интервале температур 77-800 К, электрических, гальваномагиикпгх и фотоэлектрических исследований образцов кремния, легированного в процессе выращивания и ноннс-легиролакного никелем, кобальтом ц иарганцэм. ЕнпоянснньЯ комплекс исследований даЗт осчопг.гие считать, что осиовнга свойства крешпшг легированного в процессе вырадрша-ния и иокполегироБанногз астслем, гюЗпхътои и марганцем сравнима со свойствами кремния, легированного этими примесями диффузионным методом, Однако при ионном легировании, в отличие от метода дафрузии и метода легирования и процессе, выращивания, определена возможность точного управления количеством логир;^-■ той примеси, а это, в свою очередь обеспечивает повышение воспроизводимости и надагности приборов и микросхем. В образцах кремния,логировшпшх при выращивании, концентрация слектроак-тивных атомов з 2-5 раз меньше чем в образцах, полученных путем ионного или диффузионного легирования.

Исследовано влияние термообработки в интервале температур Ю0-12С0°С в течение от Э минут до 150 часов на деградацию электрических и рекомбшационных своРств кремния, легированного элементами переходней группы. Особое .внимание уделено рассмотрению трёх областей температур термообработки, в которых наблюдается интенсивное образо'врнио термо,дефектов в исходном кремнии! I - 400-500°С; П - 700-900°С{ Я! - вше 90(ЯС.

Приведены результаты исследований свойств легированных, компенсированных и перекомпансированных образцов кремния пи р-типа в I-оЯ области температур термообработок. Показано,' что независимо от способа легирования /диффузионное, ионное, , в процессе выращивания/ введение примесеР никеля и кобальта в кремний существенно снижает интенсивность деградации при ; термообработке.

Установлено, что в образцах кремния, легированного марганцем, при термообработке в области температур 400-500°С наблюдается обычный распад пересыщенного твердого раствора, т.е. уменьшение концентрации электрически активных атомов пря-'

меси. Причем распад начинается о температуры Ю0°С, и с увеличением температуры спорость распада увеличивается.

Полученные во второй ооласти температур термообработки зависимости удельного сопротивления от времени термообработки указывают на заметно^ снижение скорости деградации этих параметров с увеличением концентрации никеля, и кобальта в кремнии.

Установлено, что подбором режимов диффузии и степени компенсации исходного кремния мошо добиться стабилизации параметров кремния в процессе термической обработки в области температур 900-1200°С. Показано, что для образцов кремния р-типа с удельным сопротивлением /\< 30 О.ьсм и п-типа с />ч< 10 Сы. см после диффузии никеля или кобальта в интервале температур ЮОО-1ёОСЯс /ЮС0-1250°С для кобальта/ и при последующе? термообработке при этих температурах деградация основных электрических параметров образцов практически не наблюдается, в то время как в исходных /нелегированных/образцах кремния, оттоженных при таких же условиях, наблюдается увеличзние удельного сопротивления /на 1-4 порядка/, а при температуре вше П00°С происходит инверсия типа проводимости и существенное уменьшение времени кизни неосновных носителе'', заряда.

На основе анализа проведенных исследований сделан вывод о том, что стабилизация электрических параметров кремния при введении никеля и кобальта не связана, с явлением поверхностного генерирования, а является объемным эффектом и сохраняется при различных длительностях последовательных оттагов.

Таким образом, впервые показана возможность получения кремния со стабильными параметрами как. при низко- , так и высокотемпературных обработках.

Установлено, что рост концентрации электрически неактивных атомов никеля или кобальта в кремнии повышает термостабиль-нооть электрических параметров материала, расширяет температурную область использования таких материалов в полупроводниковой электронике. . ,

Предложен механизм, объясняющий полученные результаты, согласно которому неактивная часть атомов элементов переходно"! , группы взаимодействует с атомами кислорода и вакансиями. Кроме

того, в кремнии происходит образование примесных мастеров, играющих роль аффективных центров, захвата и аншгилляцин термических дефектов. При этом, в отличие от других примесей, исследованные нами принеси дают существенный эффект, который связан с тем, что атош этих элементов в кремнии находятся, в основном, в-электрически неактивной состоянии, обладают большим коэффициентом диффузии и растворимостью.

Третья глава посвящена исследованию влияния радиационного облучётт на деградацию свойств кремния, легированного элементами переходной группы /никелем, кобальтом и марганцем/ различными методами /диффузионное, ионное и в.процессе выращивания/.

Получены дозовне зависимости основных ¡электрических параметров материала /удельного сопротивления, концентрации и времени жизни носителе?! заряда/ при облучении гамма-квантами Со®®. Установлено, что наличие.этих элементов существенно снижает скорость деградации данных параметров при облучении, независимо от метода легирования. •

Показано, что при гамма-облучении до доз ~10 Р в образцах кремния, легированного исследуемыми примесйми существенно уменьшается скорость образования основных радиационных дефектов /А-центров, Е-центров, дивакансий и т.д./, в то время как в'исходных /нелегированных/ образцах наблюдается интенсивное образование этих дефектов. При больших дозах гамма-облучения /10^-2«10* Р/ независимо от типа проводимости образцы кремния, легированные никелем, также как и исходные образцы, приобретают проводшость р-типа, и при этом,как показали исследования, увеличивается концентрация примесных уровней никеля. В связи с этим выдвинуто предположение о том, что в данном случае происходит процесс перехода атомов никеля из электрически неак- . тивйого состояния в электрически активное состояние. Причем при больших дозах плектренпого облучения активация атомов никеля и кобальта идёт быстрее, так как при таком облучении, в отличие от гамма-облучения, создаётся большее количество вшеаи-сир, дивакансиГ' и вакансионных комплексов. Для определения ла-, личестленной характеристики этого процесса било решено уравнение алакгронеПтралыюсти. Проведенш/! математически?1 анализ

подтвердил Еццвипутое предположение и хорошо коррагаровал с полученными экспериментальными результата!,«:.

Исследования, проведенные с помощью ЙК-шнроскошш и микрозондового анализатора К5 -46 "Самека" показали, что в кремнии, легированном чикояеы, образуются мшфовнлкг:е::пя инке ля. Количественный анализ состава микровключений показал, что.они в основном состоят из атомов никеля. При гамма-облучении происходят структурные изменения микровключений, а именно при достаточно высоких дозах облучения наблюдается постепенное уменьшение количества никзля /вес% / и увеличение в них количества, атомов кремния.

Проведено изучение дозных зависимостей оснозкых электрических параметров материала при электронном облучении с энергией 900 кэВ. Показано, что в зависимости от характера и концентрации легирукэдеГ! примеси, метода её введения и степзни компенсации кремния, мотаю управлять радиационной деградацией материала и повысить его радиационную стой.гость до 10 эл/см^. Часть полненных результатов представлена в таблице I и таблице 2.

Таблица I. Скорость введения дефектов в кремнии при электронном облучении

Тип проводимости и Л см -I

легирующая примесь / поп / . ' ,

' < / 300 К /

р- ,н<в> 27,8 2-10"'

28,4 г,5» ю~;

28,7

/1-Л <Р> 10,0 2» ТО"'

<Р/Л> 9,6 2,5'1СГ

п- 5кР№> В,7 2,5-10"'

С увеличением концентрации элементов нсреходио-л группы скорость введения радиационных дефектов /как ni.ii электронном, так и при гги.ма-облучешш/ существенно уменьшается. Причем сравнение образцов кремния, легирозанного никелем, с образца-ыи,легированными кобальтом показывает, что скорость введении

Таблица 2. Скорость введения дефектов в кремнии при облучении у-квантами от источника Со®^

Тип проводимости и легирующая примесь Условия диффузии примеси Л / 300 К / л/г- _Т 2?Р ,СМ / 300 к /

• п. -£<Р> - 8,5 3,3. Ю"4 1,2-Ю"4 1,1-Ю"4

-Л <Р, >к) 1С60°С, 5 ч. 8,3 9,0

П50°С, 5 ч. 9,4 11,4 6* КГ5 7Л0"5

1250°С, 5 ч. 65,4 27,3 '1,8. Ю"5 ' 2.Ю"5

*г-5кР,СоУ п-5к<Р,Со> 105СЯС, 5 ч. 9,0 8,9 1,6.ГО"4 1,5« Ю"4

H-SiiP.Cc» 1250°С, 5 ч. 8,5 9,8 ?,9'ПГ5 3,2.Х0"5

дефектов в первых меньше чем во вторых.-Сопоставление этих данных с параметрами элементов переходной группы /коэффициент Диффузии, растворимость, соотношение /- позволило установить закономерность, согласно которой с увеличением величины этих параметров уменьшается скорость,введения радиационных дефектов.

Сравнение различных методов легирования показало, что кремний, легированный никелем и кобальтом высокотемпературной диффузией и б процессе выращивания, оказывается более радиационно-стоРким, чем ионнолегированный этими примесями кремний. В случае марганца, наоборот, т.е. ионнолегированный марганцем кремний по удельному сопротивлению, концентрации и подвижности носителей заряда оказывается устойчивез, чем при легировании высокотемпературно!'! диффузией и в процессе выращивания, хотя при ионном легировании наблюдается резкое снижение времени яизни носителей заряда.

Приведенные результаты объясняются, различным изменением дефектной структуры кристаллической решетки при введонии в

-16 -

'кремни? элементов переходной группы данными методами.

В чет^ер^'ой главз приводятся результаты исследований особенностей состояния и поведения редкоземельных элементов в кремнии.

Дан обзор основныхимеющихся з литературе данных по диффузии РЗЭ в кремнии. При ¿том основное вниманье уделялось технологиям диффузионного легирования кремния РЗЭ, механизмам диффузии и диффузионным параметрам РЗЭ /коэффициент диффузии, растворимость, энергия активации диффузии и т.д./, электрическим свойствам кроынип, диффузионно- легированного РЗЭ, а также распаду твердого раствора кремний-РЗЭ. Необходимо отметить, что литературные дошке настолько разнообразны и противоречивы, что- некоторые из них трудно объяснить. Например, для Сс!, Т<? и Тт шлучеьа энергии активации диффузия, значения которых превышают дале энергию активации самсдифуузии крешия.

Процесс диффузии РЗЭ осуществлялся как из нелывепного слоя в среде инертного газа, так и из газово? фаза при ?50-1250°С, При выполнении исследований использовались образцы монокристаллстесксго кремния п- и р-типа марки К К* и 1Щ5 с удельным сопротивлением 10-600 0.1-си, плотностью чдислрлацнй 10-1С^ и содержанием кислорода см~^.

Получешше'экспериментальные результаты по исследованию диффузии (РЗЭ) в кремнии, а так-:;е анализ литературных дашга;: позволили объяснить имеющиеся в литературе расхождения различием условий и технологических рожнов диффузии РЗЭ в кремнии. РЗЭ весьма реакционно-способш-', т.е'. легко реагируют с кислородом, углеродом, кремнием, йюс^срси н др. при поветенных температурах.' На воздухе они быстро тускнеют превращаясь в окислы типа РЗЭ £Од , причем с повышенном температуры этот процесс существенно ускоряется. Эти окислы тугоплавки и имеют температуру выше 2000°С /Например: Ск/20д-2350°С, ^Од-г^СРС, ДуоО?-2400°С, Се2С^-2400°С и т.д./ и поэтому в зависимости от степени чистоты источника диффузии, особзнностеЛ состояния атомов 'РЗЭ в источника, степени чистоты вакуума при высокотемпературно!; диффузии и т.д. могут наблюдаться существенные отличия плектрофизичэсют свойств от образца г. образцу.

Строгое соблюдение тэхнолсппеских рэжшов д/.'фузии, высокая степень чистоты истопшса - метоглического РЗЭ позволили нам полетать реяультаты с достаточно хсрсшеП восг.роипиодшюстыо.

Анализ концгнтрецкспньт/. профилей РЗП - иттербия и самария после их дпффуяич в кремнии показал, что они состоят из 2-х участков - ойьегяюго *: пр/пюведа-юстпсго. Обтоптан!? участок удовлетворительно Епрэнсюлфуе'юд йч:тк:1,тгеГ! -в'г^в /решением уравнения 5пка да слитая постоянной поввргнсстной концентрации/ и по коку определялся элективный аог-'Лппг-эа? дийфузли. Эгергкя антизацы! дофТуеги составляла 0,05 эВ дли иттербия и 1,УЗ ддя самария, а си^/с для н'?тер№я а 5.»4,1-10*"^ см^/с

для самария.

Прпвздеш тзипературпыз зависимости раетзортгозтей иттер-•Лзг и сшаркя в кремнии. Показано, гто рас-гвориностч 1г:кэт значения 2,8« ТО10 - олб.1СУр см"3 /при 950-ПСЮ0С/ для гтарбля и 2,г-1016 - З.Й-10То с:ГЭ /при 11С0-1250°С/ дм самария. '

иепавчсипш'д методами ':сследгвы;ня /температурные зависимости ирсводчмсстн и постоянной Холла, т .'пд / устзновле-ко, что иттзгбва в хрешкя при диффузионной лепроваши создаёт два допорних уритлм - 0,ЯЗ'"С,02 н - 0,51*0,02 бВ /хотя основная часть атомов иотврбьс находится в злсктрснеЯтраль-исм состоянии/, а самариР н гольмий я^лгптся электрически неО-тральнши примесями.

Показано, *"?о при диффузионном легировании кремния из металлического слоя ?ЗБ - иттербий стабилизирует время хизни нсос-новнах носителей заряда, а наличие гольмия уменьшает скорост:> образования и концентрацию термазакало'и.'к:: дефектов з кремнии.

Совокупность полученных данных о диффузионных параметрах, особенностях состояния и миграции атоме. ?ЭЭ и их растворимости в кремнии, позволяют сделать вывод о том, что диффузия иттербия происходит по мзядоузлиям с образованием твердого раствора ; внедрения, в то время пои диЭДуэия самария происходит по диссоциативному механизму.

Пятая глава посвящена исследованию возмокностеП рэдкоза- . мельных влемонтов в управлении деградациопнши свойствами тгрем-ния.

В начале втой главы приводятся результаты исследования особишосаэА термической деградации и креадша, легированном редкоземельными элементами.раоличнямн мзтодаи;. Показано, что легированные различными РЗЭ образцы кроынпя ведут себя по-разному при термообработке Ьт При этом я обр^цзх 5с<Но> , > и 3-:<У8> скорость образования тер.юдонороь больше чем в контрольных /нолерирозашых/ образцах крэмшя, т.е. прлнеси гольмия, гадолиния и игтербня сашулирулт образование термодоноров, а примеси лютеция и самария, наоборот - существенно замедляют скорость генерации терыодоноров в кремнии. Полученные результаты объяснены присутствием пршэснш: атоуов РЗЭ зз различных состояниях в кристаллической рзпе^ке и обраеоганием электрически неактивных комплексов или химических соодинени'Д типа (Р3")„ 0„, , которые исключают большую часть атомов кислорода из процесса образования электрически аэтнших комплексов, имеащих доноркпП характер и отаегстшших за процесс деградации пр! 450°С. Стимулирущев действие исзлгдоваьних РЗН нежно подавать лзгироаанием. йсР5Э-> никелем, логорк! декорируя поля упругих напряязний, создаваемых РЗЭ, препятствует миграции по ним атомов кислорода для образования электрически актеЕНЫх комплексов.

Исолодсванья электрических свойств' $1 <РЗЭ> после высокотемпературной термообработки показали, что козамеимо от метода легирования, наличие пр.;месей РЗЗ приводит к замедлении процесса образования теркезакало-анш. деистов; Поскольку образование таких дефолтов обусловлено наличие;,; в объеме кремния примеси кислорода и быстродкзхй'ЗДарующнх прнмесеГ: / Ли, Ао, Те, Мл и др.I то полученные результаты объясняется активным взаимодействием РЗЭ с атомаъа кислорода и геттерируюд^ып свойствам.! РЗЭ.

Результаты исследования влияния облучения гаша-квантани на электрические у, рекомбинационкые овойс.за кремния, легированного РЗЭ, в зависимости от метода легирования и концентрации примеси приведены в-§ 5.2 этой главк,_Полученные экспериментальные результата подтверждаю? утверждение о том, что пршеси РЗ&", введенные в ¡суемкий при выращивании замедляют образование радиационных дефектов в 1греи:иш и следовательно повышают радиа-

ционную стойкость материала. Повьыение радиационной стойкости имеет место и б случае использования метода Д!:фХУзи°1Ш0Г0 леги-Хлвания. Однако(! как ьоказалц.проведенные нами структурные исследования, при диффузионном легкроааншг К9 образуют в объеме крешия прит^зсные, размер» которш: значительно г^слыае, чзн в случае легировонта в процессе вкрсл^лвашш. I) качество примера в таблице 3 приведены значения Кл ¡1 Кг исходного кремния и 5,:<■'/£> после .облучен¡¡л. Влдно, «гм консталты деградецип концентрации и времени ;?.изш! носителей заряда в 5.:<Уб;> почти на 1-к по-ряд/а меньше чем з изходкэм кремнии без аттербяя, Причем с увеличением концентрации пттер^кя скорость радиационного дефекто-образевания уменьшается.

Таблица 3

Образцы

Т-'С

Ло облучения

'"■нн иг - о:л Л 1 см"с) » мКС Со

£ < У<?> ПоО 23 3.1014 г. 1С14 [33 ■ 57 :,б«1ог5 и.хг13 ю-13

1200 а п ЯС 13,4 зло14 £0 55 1СГ-Г> 1СГ3 ^б-Ю"14 ?Д-Ю"14

После облучения

&<исх>

24 2-1014 ('О

6> 1С"5 З'Ю"13

В конце пазы приводятся результаты ас0:!0Д0ваюм ялшп'ия гамма-облучеыш до 2»Ю' Р но БАХ сгоювиах диодов из кремния, легьровшотого РЗЭ - гл тербием и гольмизм. Анализ полученных ВйХ показал, что в диодах из исходного крэчг,:«: в наследуемой области доз облучения с увеличением интегрального потока увеличивается обратный тоге, и то время как в д.чедах из кремния с иттербием и голышем этот параметр почти но изменяется. В прямой ветви ВАХ диодов не исходного кремния наблюдалось заметное уменьшение прямого тока, а - диодах из геремпия с птгерблем н гольмием наблюдалось лишь незначительное уыенэзеюш прямого тока. Часть

полученных результатов представлена в таблице 4, из которой видно, что в диодах, изготовленных из кремния, легированного иттербием, с увеличением дозы гемма-облучения когд%кцнант выпрямления изменяется меньше чей в диодах из исходного кремния с таким же удельным сопротивлением. Претеы с увеличением концентрации иттербия в кремнии повидается радиационная стойкость диода, изготовленного из этого материала. Но, как видно из таблица, здесь необходимо вццзлить оптимальный режим легигования ктемния Р5& *

Таблшда 4

Температуре Относительное изменение

' диффузии коэффициента внпрпмления

примеси ит- ' после облучения, Р

тербия, °С —:---

Ю7 !М07

- 3,1 * 5,Г 8,0 i 10,5

1050 1,7 * г,з 1,4 6,1 '

П5С 1,0 « 1,6 2,2 4,5

1200 1,5 * 1,9 3,3 6,2

Для вменения природы возникновения дефектов в диодах после облучения были сняты спектры ^¿7*1 . 3 области температур 77-300 К в диодах из исходного кремния наблюд^чтея два уровня: Ег=Е - 0,44-0,02 эВ и Ео=ц. - 0,16-0,0; лВ с сечением зах-

1 С ' ' <5 С_тс ' '¡с о

вата для первого Уровня ¿С*£М0 -7-10 ° см'" и для второго уровня «4Ы0 йи^, В диодах из < У6'> наблюдается только один уровень с шергией ионизации %=ЕС - 0,16*0,СЕ эБ с сечением захвата Ок =5» 10"см''. Причем отношение концентрации А-центров исходного диода к концентрации таких те центров в диоде из кремния с иттербием /V/(^кисх^/Л'*7, , т.е. в диодах из исходного кремния концентрация А-цеитров в ?, раза больше чем в диодах из кремния диффузионно-легированного иттербием.

Таким образом на основе полученных результатов показано, что введением РЗЭ при определенных оптимальных концентрациях в объем кренния различными методами можно значительно улучшить

его/,а также сплавных диодов на его основе/ радиационную стойкость, управлять скорость» введения и кинетикой накопления радиационных дефектов. Предложен механизм взаимодействия радиационных дефектов с примесными атомшн в зависимости от их характера и состояния в кристаллической решетке.

В шестой главе приводятся результаты исследований влияния изовалентных примесей на состояние элементов переходной группы в кремнии и на его деградационныэ свойства.

Для исследований использовались образцы кремния, легированные ИБП - германием и оловом в процессе выращивания по методу Чохральского, п- и р-типа с удельным сопротивлением 1-20 Ол-см, а также кремния беп ИБП с аналогичными параметрами. Концентрация ИБП, определенная методом нейтронно-активационногэ анализа,составляла 5» 10^-9^0-^см""^. Диффузия- элементов переходной группы-Марганца и никеля осуществлялась в диапазона 1025-1250°С.

Обнаружено, что предварительное легирование кремния ИН1 приводит к замедлению процесса диффузии марганца,никеля в кремнии. Проведенные с помощью ¿»¿.гу .температурной зависимости постоянной Холла и др. подробные исследования характера и величины энергии активации примесных уровней марганца и никеля в кремния, легированном германием или оловом показали, что в таких образцах не наблюдается образование каких-либо новых уровней кроме обычно наблюдаемых в кремнии, легированное мерганцец или никелем. Уменьшение коэффициента диффузии марганца в о;<И£П> подтверждается также исследованиями концентрационного.профиля примесных центров марганца, проведенными с помощью '5 ,г,це показано, что распределение уровня- Е -0,54 эВ в &<ИЕП,Мп> резко отличается от такого же распределения в Л<Мп> .

Полученные результаты объяснены наличием полей упругих напряжений вокруг атомов ИБП, которые приводят к повышению энергетического барьера в процессе миграции атомов марганца и никеля по меэдоузлияы, т.е. повышается энергия активации диффузии примеси. Подтверждением такого утверждения-служат результа-• ты по распаду твердого, раствора ЛчСв,Мп> , где наблюдалось замедление распада, т.е. стабилизац;ш состояния атомов марганца

в крешши при наличиев его объеме 'примеси герцания. В процессе распада твердого раствора атомы марганца мигрируют по междоузлиям в виде полоаитеяышх иолов к центрам распада, Наличие атомов германия в узлах кристаллической решетки кре;.гния, приводя-к образовании полей упругих напряшни» сжатия, повшает энергетический барьер в процессе миграции «томов марганца к центрам распада.

Показано, что наличие ПВП, создающих такие напряжения в кремнии, влияет на процессы термического- дефентообразования е кремнии кшс при низких, так и зксоких температурах термообработки. Причем если легирование кремния германием приводит к существенному уменьшению начальной скорости и максимально? концентраций терлодоноров, образующихся при 45СЯС, то легирование оловом стимулирует образование терыодоноров при этор температуре. Первое объясняется замедлением процесса миграции атомов кислорода по ыеедоузлнзи и объединению их в электрически активные комплексы, обладающие ,кан известно, донорннми .свойствами; второе - образованием комплексов "вакансия-олово", обладающих донорными • свойствами.

Установлено, что такое стимулирующее действие олова моино устранить легированием такого материала никелем. При этом структурными исследованиями показано, что в образцах &<Пт,М:> скопления никеля нш.шого меньшего размера и они более однородно распределены по объему кремния, а с увеличением концентрации ИШ этот эффект усиливается.

Показано, что проведением серии высокотемпературных терио-обработок образцов &<Ш!> можно получить термостабильные к высокотемпературны!.! обработкам материалы.

Глава седьмая диссертации посвящена раскрытию возможностей практического использования полученных результатов.

Разработаны и предложены способы получения терло-стойкого кремния, легированием его элементами переходной группы /никель, кобальт/. Использование предлагаемых способов обеспечивает, по сравнению о существующими способами, следующие првиму^естпа: при даЭДуэии-никеля и кобальта практически нэ происходит изменения исходных &пектр:меских параметров кремния; большоГ нопф^ищтент

диффузии никеля и кобальта приводит к их равномерному распределению по Есему объему образца; тершстабильность материала обеспечивается в широкой области температур /до 12С0°С/. Полученный материал мо;ено использовать в производстве ■ полупроводниковых приборов, в частности плоскостных диодов и триодов. Предло;ке:пше способы защищены авторскими свидетельствами СССР.

Разработаны и предложены способы получения радиациошю-стой-кого кремния легированчем его элементами переходной группы /никель, кобальт, марганец/ и редкоземельным-элементом /гольмием/, .а также радиационно-стоГших труктур /и диодов/ на основе такого материала. Определены оптимальные методы легирования /диффузионное - для никеля и кобальта , в процессе выращивания - для марганца и гольмия/ и оптимальные области концентраций, обеспечивающие наилучшую радиационную стойкость кремния /до 4«10^ Р/. Для сравнения, в известном способе при легировании кремния ее-рой радиационная стойкость обеспечивается до Р. Предложен-

ные способы за::(ицены авторскими свидетельствами СССР. Полупроводниковые структуры с использованием данных способов были изготовлены промышленным методом в заводских условиях. Установлено, что введение примеси никеля повышает устой*швосТь структур к нейтронному облучению в отличие от контрольных структур. Причем увеличение концентрации никеля в определенных пределах повызает радиационную стойкость структур. Определена оптимальная область концентраций никеля, обеспечивающая это. Одним из преимуществ этого метода повышения радиационной .стойкости является то, что при птом бозовьГ технологически« процесс изготовления структур меняется незначительно. На .основе полученных результатов предложены конкретные рекомендации и совместно с сотрудниками 01'В при Ташкентском' заводе электронной техники в про 1зводственных условиях изготовлено несколько партий диодов специального назначения - 2Д213Л.Б, выбраны оптимальные реяимы вновь 1;Во,п,имнх технологических операций. Показано, что устоЯчи-гость диодов к спецноздеПстЕИям примерно в два раза выше чем у сермВно вмп/скаекюс. При этом в 2-3 раза Сокращается расход дорогостоящих цветных металлов /Ли, Со,Си,"о/.

Таккы образом предложенные способы и рекомендации практи-

чески опробованы в производственных условиях и могут быть широко использованы при производстве отдельных типов полупроводниковых приборов, что подтверкдено справкой и актом о внедрении.

Описан новый разработаннир способ легирования кремния никелем с заданной концентрацией. Показано, что варьируя толщину окисного слоя кремния молено управлять концентрацией вводимой примеси, а такжё размерами неоднородного распределения примеси при её диффузии через офисный слой. Данный способ также защищен авторским свидетельством СССР.

Разработана и защищена авторским свидельством СССР диффузионная технология легирования кремния редкоземельными алемен-таыи, позволяющая п<элучать кремний, однородно легированный РЗЭ.

Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

1. '. ' комплексно исследовано влияние элементов переходной группы на термическую и радиационную деградацию свойств кремния в зависимости от концентрации этих примесеР. Установле- . на четкая корреляция этих примесей и скоростью введения как радиационных, так и термических дефектов в кремнии. Это позволило разработать оптимальные условия легирования.

2. Исследовано влияние различных методов легирования /диффузионное, ионное1 и в процессе выращивания/ кремния элементами переходной группы в широкоГ- области концентраци? на электрофизические свойства материала, а также на эффективность термической и фадиационной деградации свойств кремния.

Определены оптимальные технологические режимы методов легирования, обеспечивающие максимальную стабильность' электрических и рекомбинационных параметров материала при .родиацион-ном облучении и термообработке. Показана эффективность выбора того или иного метода легирования кремния примесями никеля, кобальта и марганца в зависимости от цели и назначения материала.

3. Впервые показана возмоаюсть управления термостабиль-ностыо электрических параметров кремния как при ниоггих /400- . 700°С/, так и при высоких /Ю0-1200°С/ температур из; обработках, легированием его элементами п феходна» группы - никелем и ко-

I

- 25 -

бальтом.

Впервые разработаны способы легирования кремния данными примесями, позволяющие-получать термостабильные материалы без изменения их исходных электрических параметров.

Л. Предложена модель /учитывающая различные состояния элементов переходноП группы в кристаллической решетке кремния, и их изменения как при терло-, так и при радиационной обработке/, объясняющая' замедление процесса деградации в материале.

5. Показано существование для паядого РЗЭ "своих" оптимальных условий легирования /температура и время диффузии, исходные материмы, физико-химические свойства' примеси и т.д./, обеспечивающих получение материала со стабильными и воспроизводимыми параметрами.

Впервые определены диффузионные пара»,гетры некоторых РЗЭ /иттербия и самария/ в кремнии, предложены механизмы диффузии и на их основе разработана диффузионная технология легирования кремния РЗЗ, позволяющая получать однороднолегированныП матер!ал.

6. Определены оптимальные методы легирования и выбор примеси РЗЭ в зависимости от назначения- этого материала, обеспечивающие получение кремния с повышенной термо- и радиационной стойкостью.

7. Впервые показана возможность управления процессами диффузии и распределения марганца и никеля в кремнии, предварительным легированием его изовалентнши примесями. При.этом обнаружено, что предварительное легирование кремния ПШ обеспечивает равномерное распределение и уменьшение размеров скоплений никеля при его высокотемпературной диффузии в кремнии.

8. Установлено, что такие принеси как гадолиний, гольмий, иттербий и олово стимулируют, а другие - самарий, лютеций и герланиР подавляют генерацию тарлодоноров при 450°С. Полученные результаты объясняются особенностями состояния атомов этих приг.гесе", в кристаллической решетке и их взаимодействием с дефектами решетки.

9. На основе полученных результатов' репен целыП ряд прикладных эпдач, которые защищен?!-авторскими свидетельствами и внедрены в производство. В частности разработан и научно обос-

нован новый способ легирования кремния никелем, позволяющий получать однороднолегированный материал.

Разработан ряд способов повшения радиационной стойкости кремния, легированием его никелем, кобальтом, марганцем, гольмием. Разработаны и предложены оптимальные технологические режимы создания радиационно-стойких структур, в частности сплавных и мощных диодов на основе таких материалов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Бахадырханов М.К., Талипов Ф.М. Свойства SL < при больших дозах у -облучения. // МП. 1962. Т. 16. D. 3. С. 574575. ' .

2. Бахадырханов U.K., Талипов Ф.Ы. Исследование состава микровключений в St<.Ni> . // Доклады All УзССР. 1982, № 8. С. 2830.

3. Бахадырханов М.К., Талипов .Ф.М., Кутукова О.Г., Демаков К.Д. Влияние электронного облучения на электрические свойства ' кремния, ионно-легироэацного марганцем. Н Зюктропная техника. Сер. 6. Материалы". 1982. В. II. С. II-I2.

4. Етхаднрханов М,К., Талипов Ф.М., Демаков К.Д., Кутукова О.Г. Эшктрофизические свойства кремния , ионно-легированного марганцем. // Известия АН УзССР. Сер. физ.-мат. наук. 1983. W 3. С. 48-51.

5. Талипов Ф.М., Бахадырханов М.К. Способ получения терю-стой-кого кремния. // Авторское свидетельство СССР. Р 043630.1981.

6. Бахадырханов М.К», Талипов Ф.М., Туровский Б.М., Карпов Ю.А. Радиационно-стойкий материал на оспоне кремния. // Авторское свидетельство СССР № II20720. 1984.

7. Бахадырханов М.К,, Талипов , Демаков К.Д., Кутукова О.Г. Способ получения термо-стойкого кремния. // Лоторское свидетельство СССР. В? II8I34I, 1985.

8. Бахадырханов М.К., Талипов Ф.М., Джурабеков У.С., Султанова Н.В. Диффузия, растворимость и влияние иттербия на электрические свойства кремния. // Электронная техника. Сер. 6. Материалы. 1981. В. 5. С. 79-80.

Г 27 -

9. Бахадырханов М.К., Талипов Ф.М., Султанова Н.В. Подавление генарции закалочных и термических дефектов в кремнии. // Доклады АН УзССР. 1985. В. I. С. 29-30.

10. Талипов Ф.М,, Бахадырханов М.К. Влияние электронного облучения на электрические и рекомбинационныз свойства кшм-ния, легированного никелем методом высокотемпературной диффузии. // Зясктронная техника. Сер. б. Материалы. 1985. В. 5/2C4/V С. 49-51.

11. Бахадырханов М.К., Талипов 5.М.,'Дяурабеков У.С,, Султанова Н.В. Кинетика образования териодокороз в Si < YS> при 450°С. П Известия АН УзССР. Сер. ^из.-мат. наук. 1986.

5. С. 80-81.

12. Талипон Ф.М,, Бахадырханов М.К., Дкурабеков У.С., Султанова Н.В. Влияние гамма-облучения на вольт-амперные характеристики сплавных диодов из кремнияf легированного иттербием. // Зяектронкая техника, Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 1987. В, Б. С. 80-81.

13. Талипов Ф.М., Султансна Н.В., Дкурабеков Влияние гамма-облучения на электрические свойства предварительно тер-мообработанного Si<\e>, 11 Дмслады АЛ УзССР. 1907. IP 4. С. 32-31.

14. Талипов Ф.М., Бахадырханов М.К., Джурабеков У.С., Султанова Н.В. Способ получения кремния, содержащего никель. // Авторское свидетельство СССР. В? 1431606. 1986.

15. Бахадырханов М.К., Т&липов Ф.М., Султанова К.В., Дкурабе-ков У.С., Туровский Б.М., Карпов Ю.А. Радиационно-стойкий материал на основе кремния. // Авторское свидетельство СССР. № 1461049. 1987.

16. Талипов Ф.М., Еахаднрханов М.К.' Способ получения кремния, легированного кобальтом. // Авторское свидетельство СССР. IP I549I42. 1989.

17. Талипов Ф.М., Бахадырханов М.К. Исследование влияния облучения гамма-квантами на олектрическио н рэкомбинационные свойства кремния, диффузионно-легированного никелем. // Снецялектроника. 1986. Р I. С. 67-69.

18. Талипов Ф.М., Дрсурабенов У.С. Влияние термообработки при

450°С на электрические свойства <Gd, . // Доклады All УаССР. 1988. Ii? 2. С. 28-29.

19. Еахадырханов М.К,, Талипов Ф.М., Султанова К.В., Джурабе-ков У.С. Распад твердого раствора кремний-иттербий. // Сб. piyspäTOB НИОКР, обзоров, переводсв и депонированных рукописей. 1987. Сер. "ИМ". Ii? 31.

20. Талипоз Ф.М., Султанова Н.В. Влияние термообработки при 450°С на электрические свойства Si<HojWi> . // Доклады ЛИ УзССР. 1988» Ii II. С. 57-59.

21. Талипов ü.M.,, Султаноза Н.В., Еахадирханов М.К. Влияние-гамма-облучения на электрические свойства Sc < Yß> . // Известия АН УзССР. 1985. Сер. физ.-мат. наук. И? 3. С. 54-66.

22. Талипов Ш.М,, Бахадцрханов М.К. Влияние электронного облучения на зле*стрш!зские и рекомбииационные свойства кремния, легированного никелем в процессе выращивания. // Злектронкая техника. Сер. 6. Материалы,.'В. 7. С. 52-53.1988.

23. Талипов <З.М,, Бахадорханов. H.H. Ниехль и тзрмо-стойкость кремния /Обзор/. // Специальная электроника. Сер. Материалы. Т983. В. 2. С. 3-12.

24. Талипов Ф.М. О радиационной стойкости кремния, легированного маргонцаи в процессе выращиъания и конной имплантацией. // Эгектронная техника. Сер. 6. Материалы. 1989. В. 6» С. 71-73.

25. Талипов Ф.М., Влияние облучен;ш гамма-квантами на электрические свойства кремния, легированного никелем в процессе выращивания и ионной имплантацией. // Электронная техника. Сер. 6, Материалы. I9B9. В. 6. С. 76-77.

26. Талипов Ф.М., Солтамов У.В., Бахадырханов М.К. Диффузия примеси никеля в кремнии череп оксидный слой. // Известия АН СССР. Нерганические материалы. 1909. Т. 25. № 6. С.

I037-1038.

27. Бахадырханов М.К., Талипов Ф.М., Касимов A.A., Султанова

H.В., Дкурабеков У.С., Шасаидов Ш.Ш., Лютович A.C. Исследование диффузии и растворимости иттербия в кремнии. // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1990. Т. 26.

I." 3. С. 45U-16I.

28. Талипов Ф.М., Джурабеяов У.С. Влияние олова на диффузию марганца в // Доклады АН УзССР. 1990. В? 6. С. 20-21.

29. Талипов Ф.М., Джурабекоь У.С. Влияние никеля на электрофизические параметры ог<Се> при термообработке при 450°С. // Доклады АН УзССР. 1990. № 8. С. 21-23.

30. Талипов Ф.М. Влияние электронного облучения на электрические свойства кремния, диффузионно-легированного марганцем. // ФИ1. 1990. Т. 24. В. 8. С. 1472-1473.

31. Талипов Ф.М., Дчурабоков У.С., Султаноза Н.В. Диффузия, растворимость и электрические свойства самария в кремнии. // ^ектронная техника. Сер, 6. Материалы, 1990. В. Б/253/. Деп. Ш Р-5374.

32. Талипов Ф.М,, Баходырханов М.К. Влияние никеля на образование термодоноров в монокристаллах кремния. // '¿ПЛ. 1990. Т. 24. В. 12. С. 2202-2203.

33. Еэхадырхалов М.К., Талипов «.У,, Дкурабеков У.С, Вйкьние германия па диффузию марганца в крепнин. // Письма в МИБ. 1990. Т. 16. 3. 16. С. 77-80.

34. Талипов Ф.М. Влияние с мл ария на электрические параметры монокристалла кремния при температуре термообработки 450°С. // Эгактронная техника. Сер. 6. Материалы. 1991. В. 2/256/, С. 73-74.

35. Талипов Ф.М. Влияние кобальта на радиационную стабильность монокристаллического кремния. // Згектрокная техника. Сер. 6. Материалы. 1991. В. 2/259/. С. 70-71.

36. Бахэдьтрханов М.К., Талипов , Джурабеков .У.С. Распад марганца н $£<Эе,?/л> . // Доклады АН УзССР. 1991. № 6. С. 19-20.

37. Талипов Ф.М,, Джурабеков У.С., Бахадырханов М.К. Исследование влияния упругих напряжений на диффузию марганца в кремнии с помощью . // Доклады АН РУз. 1991. (Р II. С. 25-27.

38. Талипов Ф.М., Вахаднрханов М.К. Влияние кобальта на-изменение электрических свойств кремния при термообработке. // Доклады АЛ УзССР, 1991. !Р 8. С. 31-33.

> •

39. Талипов <Ь.М. Влияние термообработки на электрические свойства кремния, легированного лютецием. // Эюктронная техника. Сер. 8. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. Сер. 6. Материалы. 1992. В. 2/149/ - В. 3/150/. С. 64-66.

40. Талипов Ф.М., Бахадырханов М.К., Султанова Н,В., Дкурабе-ков У.С. Способ легирования кремния редкоземельными элементами, // Авторское, свидетельство СССР. 1992. 1752122.

41. Талипов ф.Ц., Бахадырханов М.К. Влияние термообработки на свойства кремния, легированного никелем. // Неорганические материалы. 1992., Т. 28. № 2 . С.. 283-287.

42. Бахадырханов М.К., Талипов Ф.М. Диффузия РЗЗ в кремнии. /Обзор/. // УзФЖ. 1992. Р 6. С. 5-18.

43. Талипов 5.М., Хамидов Р.Х. Влияние внутренних упругих напряжений на диффузию и распределение никеля в кремнии. // Письма'в 1993. Т. 19. В. 2. С. 55-57.

44. Талипов Ф.М., Хамидов Р.Х, Влияние никеля на образование термодоноров в при 450°С. // Доклады АН РУз. • 1993. 1Р 8. С. 30-32.

УТКИНЧИ, НОДР ЕР ВА ИЗОВАЛЕНТ ШЕМШЛАР БШ1АН ЛЕГИРЛАН-ГАН КРЕМНИЙ ВА УНИНГ АСОСИДАГИ СТРУКТУРАЛАШИНГ Э1ЕКТР0-ФИЗИК Х0ССМАРИШ1 ДЕГРАДАЩИСЙНИ ТАДЩ ЩЛШ

Толипов Ф.М.

1{ИС1^АЧА МАЗМУШ

Мазкур иэда ^озирги вацтгача булган кремнийни уткинчи, но-дир ер па изовалент элнментлари билан легирлаш тсхнологиялари, бундай матсриаларни тегааириш усуллари, уткинчи, но,пир ер ва изовалент злементларшнг кремнийдаги диффузия параметрлари, уларни ялектрофизик хоссалари, ва бу хоссаларга иссшршк ва радиактив нурланигашшр таъсири буйича булган ва утказилган акспериментол тад1{И1(отлар натижалгфи системалнштирилггш. Крем-

нийни шу элементлар билан легирлашни оптимал технологик режим-лари келтирилган.

Уткинчи, нодир ер ва изовалент алементларнинг концентрация-сига боглиц равивда уларнинг кремиийни электрофизики хоссаларини деградациясига таъсири хар томонлама тадциЧ цилингая. Уткинчи злементларни холатларини хисобга оладиган ва уларни кремнийдаги деградация процессини секинлаатирадиган сабабларни тушунтирувчи фиэикавйй модель таклиф 1;илинган,

Нодир ер атомларини кремнийдаги кучишини текшириш асосида уларнинг диффузияси ыеханизмлари таклиф цилинган ва асосий диффузия пэрчметрлари аншранган. Биринчи марта уткинчи злементларнинг кремнийдаги диффузия процессини изовалент элементлар - германий ва цалай ёрдамлда бош^ариш мумкинлиги курсатилган.

Manкур элементлар билан легирланган кремний асбсидаги ради-актив нурланишга чидамли структуралар олшп оптимал технологик режимлари итлаб чидилган ва таклиф цилингая.

THE INVESTIGATION OF A DEGRADATION OF SILICON S ELECTR0PHY51CAL PROPERTIES AND STRUCTURES, BASED BY IT DOPED WITH TRANSITION, RARE-EARTH AND ISOVALENT ELEMENTS.

Tolipov F.M.

ABSTRACT

Having to the present time experimental results on the dope s technology ofttransition, rare-earth and 'isoval£nt elements in silicon, methods of the investigation of the obtain materials,diffusion parameters of transition, rare-earth and isovalent elements • in silicon and electro-physical properties were siste-matized. The optimal technologic regimes and conditions of the dope with these elements in silicon are presented.

Influense of transition, rare-earth and isovalent elements at thermal and radiation degradation of the electrophysical properties of silicon in depending on concentration of these elements has been investigated thoroughly.. Physical model consideration of different states of transition elements in silicon and also explaining of degreasing of degradation process in material has been proposed.

At the base of investigations of migration process of rare-earth elements atoms in a silicon, .the diffusion mechanisms of rare-earth elements have been proposed, basic diffusion parametres were also defined. For the first time the possibility of management of diffusion process of transition elements in silicon with help the isovalent elements-germanium and tin has been shown.

The optimal technological regims of creation of radiation-stable structures at the base of silicon, doped by these elements were developed and proposed.