Роль процессов диффузии и междефектного взаимодействия в формировании свойств кристаллов кремния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

»4 а 0:1

НАДЮНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ 1НСТИТУТ Ф13ИКИ НАП1ВПРОВ1ДНИК1В НАНУ СПЕЦ1АЛ130ВАНА ВЧЕНА РАДА К50.07.02.

На правах рукопису УДК 621.315.592

Кириця Володимир Леонщович

Роль процеав дифузн та \иждефектноТ взаемодп у формуванш властивостей кристал^в кремнио.

(01.04.07- ф]'зика твердого тша ) Автореферат

дисертацп на здобуття паукового ступени кандидата ф1зико-математичних наук

Кшв -1997.

Дисертащею е рукопнс Робота виконана в 1нстнтуп фйнкв вапшпроЕщннив HAH Укра1нв, и. Kala.

Науковнй кер!вннк: доктор фЬню-ыатеыатичвюс наук, профссор

Бабнч В1л1к Максимович Оф1цШн1 опонентн: доктор финко-нагеыатичних наук, професор Романюк Борис Мнколайовнч шщидаг фцико-ыатематнчних наук, доцент Москаль Денис Миколайович

Пров1дна орган!зац1я: 1нантут ядерних досдодасень HAH УкраЗнн.

Захист вщбудеться ¿^¿Cifal 1997 р. о на

засздавш Снец!апЬовано1 вчено! ради К50.07.02. в 1нституп финки нао1впровщниш HAH Укра1ни за адресом: 2S2650 Ки1в-28, проспект Науки, 45.

3 дисертащсю ыожва озвайонитись у б]блютец! 1нституту фшкя валшпроащнвкш HAH Укра1нв, и. Ки1в.

Вщгукн на автореферат у двох приьирнвках, засвщчеш печаткою прохання надсвлати за вкаланою адресою на ш'я вченого секретаря Спец1ашовано1 ради.

Автореферат роз1слано_ ,1997 р.

Вченнй секрет ар Спещашзовано] ради кандидат фиико-матеиатвчнвх наук j)

Рудько Г.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуальшсть теми.

Як вщомо, основним мaтepiaлoм сучасноГ натв-провщниково'1 електронжи являеться кремнш (на його основ! виробляеться бшьше 90% натвпровщникових приладш). Таке широке використання нашвпровиишкового кремнш обумовлено, в першу чергу, його уш'кальними властивостями I вщносно низькою соб1варт1стю.

В промисловому вирощуванш монокрисгашчного кремшго перевага надаеться методу Чохральського. Бшя 80% моно-криспшчного одержують цим методом. В процеа витягування монокристалу п розплаву вщбуваеться його неминуче «забруднення» разними домишками, особливо киснем i вуглецем. Концентрация [О;] звичайно досягае значень в межах 5х1017 - 2х1018 см"3, а конпентрашя вуглецю [С5] = 1 х] О16 - 8x1017 см"3, що в багатьох випадках. перевихцуе концентрацию основно? легуючоГ дом(шки. Характерною особливюпо поведшки кисню в кремнн являеться його здaтнicть змшювати срл'й стан шд впливом зовшшшх фактор1в. Вщомо, що ¡зольоваш атоми кисню знаходячись в Бг в «¡жвузельному сташ являються електрично неактивними. Але р1зш термообробки, радаацшне опрош'нення та шип технолопчш операцп, яга використовують в процеЫ виготовлення нагавпровщникових приладш та ¡нтегральних м1кросхем, приводять до того, що атоми кисню починають взаемод1яти, як м!ж собою, так 1 з шшими домшпсами та дефектами кристалу. В результат тако? взаемоди утворюються киснев1 комплекси, яи проявяяють електричну акгавшстъ досить складного характеру.

Проблема пщвищення проценту виходу яюсиоТ продукцп при вирощуванш крисгамв кремнш та виготовлення на 1х основ1 натвпровщникових приладив 1 (нтегральних млкросхем пов'язана з проблемою, домшок та дефектоутворення в киcнeвмicниx кристалах Б!. Вдосконалення технолопчних процеав виробництва та покращення властивостей готових приладив вимагають детального розумшня поведшки дефекта (особливо кисневоГ природа) та 1х впливу на властивосп мaтepiaлy 51.

Останшм часом в цьому напрямку ведуться штенсивш дослщження. Але, незважаючи на триватсть 1 широкий д1апазон наукових дослщжень, багато аспектов проблеми залишаються не зрозумшими. Зокрема потребують додаткового вивчення процеси дифузп дом1Шок та м1ждом1шковоТ взаемодп 1 Тх вплив на властивосп кристал1в 81.

Мета 1 задач! роботи.

Мета роботи випливае (з викладеного вище г полягае у вивченш рол1 процес1в дифузп, та лпждефекгно'1 взаемодп в утворенш елекхрично активних кисневих комплекс!в в ! IX впливу на електроф1зичш властивосп кристагпв кремнпо.

Наукова новизна.

Встановлено стльш ознаки та р\зницю в поведшщ ¿зовалентних домшок (1ВД) гермашю (Се) та вуглешо (С) при формуванш термодефекпв кисневоГ природи (ТД-1, ТД-И та прециттата) в кристалах кремнш, вирощених методом Чохральського.

1. Показано, що ШД <3е в межах й вмюту вщ 1018 до 2x1020 см"3 не приймае учасп в м1ждомшковш взаемодп, тобто не приймае учасп в утворенш комплексов як з легуючими, так \ з фоновими дом1шками (кисень, вуглець), а також не впливае на енергетичш

р1вш ТД-1 в заборонешй зош Б!. На вщшну вщ 1ВД ве, домшка С приймае участь у створенш м1ждом!шкових утворень, зокрема СОп - комплеки'в.

2. Пояснено видиму схожшть впливу 1ВД Бе та С на процеси утворення ТД-1 при вщпалах в штервал] температур 400-500°С. Показано, що в оснот схожого впливу цих домшюк на утворення ТД-1 лежать р1зн1" ф1"зичш процеси.

3. Наявшсть 1ВД Ое в кисневмюних кр и стал ах Б) веде до появи пщвишено'1 скяадово'1 дифузп М1жвузлового кисню О). А при концентрашях Се > 2x1020 см'"1 дифуз1Я атом 1 в О; вщбуваеться Т1льки з пщвищеним коефиаентом дифузи.

4. Показано, що ЮД Ое та С по рпному впливають на процеси прециттацн кисню та утворення ТД-Н при вщпалах в иггерваш температур 550-800°С; запропоноваш модельш пояснения такого

piзHOГO ВПЛИВу ЦИХ ДОМ1ШОК.

5. Детально вивчено вплив супутньо'1 домшки вуглецю на формування ; властивосл' електрично активних кисневих комнлексш, ям утворюються при одно-1 двостушнчатих вщпалах при температурах 400-800°С. Дослщжено кшетику утворення та спектр ТД, яга утворюються в кристалах з малим та великим вмзстом вуглецю. Встановлено, шо домшка С пригшчуе утворення ТД-1, але сприяе прециттацн кисню та утворенню ТД-II, а також впливае на процеси утворення 1 на властивосп мшких ТД (р1вш енерпй, g-фaктopи, термостшюсть). Не виключена можливють, що С входить в склад таких МТД.

6. За допомогою нового шдходу з використанням комплексу методик шдтверджено припущення, що в склад глибоких ТД (ГТД), ям утворюються ттъки в р-Б^В), входять атоми домшжи бору.

7. Встановлено, що при низьких температурах (Т < 40К) вирнпальний вплив на розстовання носпв струму у вщпалених кристалах в ¿ц'апазош температур 450-1100°С, мають прециштати кисню. РозЫювання на преципитатах у вшпалених кисневмюних кристалах швелюеться при легуванш 1ВД ве та С в значних концентрашях, а також високотемпературними вщпалами при 1200-1300°С.

Наукова 1 практична значимкть роботи полягае в тому, що вивчено вплив термообробок кисневмюних кристалт з р!зним вм1сгом домшок (ве, С, В, Р) в штерваги температур, харакгерних для виробництва натвпровщникових приладив та штегральних м1кросхем, на електроф1зичш властивосп монокристалт 51, вирощених по методу Чохральського.

Одержат нами результата в значнш \iipi поглиблюють poзyмiння фiзичниx процес1в, яю ¡дуть при термообробках кисневм1сних кристатв кремшю, що дозволяе краще прогнозувати 1 керувати властивостями натвпровйшикового матер1алу як на еташ вирощування зливкш, так I в процес1 виготовлення прилад1в. Kpiм цього, виявлеш властивосп кисневих комплекив > поведшки кисню в кристалах кремшю дають можливють створювати нов1 технолопчш операцн з метою полшшення виходу готово1 продукцп при виробницт натвпровщникових приладив та 1нтегральних м1кросхем.

Положения роботи, що виносяться на захист.

1. Вплив ¡зовалентних домшок С та (к в кисневмюних кристалах Si на процеси утворення ТД-1, ТД-П та прециштащю кисню в основному грунтуеться на тому, що атоми цих дом^шок мають ковалентш paдiycи, яю значно вщр1зняються вщ ковалентного рад1уса атом1в матрищ

кристалу 51 = 1,17 А°; Яое = 1,22 А°; Яс = 0,77 А0). Це приводить до утворення локальних напружень стиску або розтягу в оточенш атом1в 1ВД Се та С вщповщно \ до опосередкованого впливу цих локальних напружень в гратш на процеси дефектоутворення при вщпалах кисневмюних кристалпв в д1апазош температур 400-800°С.

2. Процеси утворення ТД тд час одно та двостушнчатих шдпал^в кристшнв в ¡нтервал! температур 400-800°С сильно вшр]знэтотъся у кристалах з великим ([С,] > 8х1017 см"'") та малим ([С5] < ЗхЮ16 см°) вм1стом 1ВД вуглеию. В кристалах Б!" з мат им вмкггом С ТД утворюються в усьому температурному д1апазон!', в кристалах з високим вмктом С д1апазон утворення ТД звужуеться (450-750°С). При низькотемпературних вщпалах (450-550°С) домшка С сприяе шждом1шков!й взаемодн (утворенню комплегав СО„), що приводить до утворення так званих миших ТД (МТД).

3. Одержано експериментальне пщтвердження того, шо до складу глибоких ТД (ГТД) з енерпею шшзацп Егтд ~ 200 меВ, яю утворюються при вщпалах кисневмкних кристалгв р-51(В), входять атоми бору. Атоми бору при ТВщг=450°С втрачають своГ акцепторш властивосп 1 беруть беспосередню участь в утворенш донорних кластера.

4. При низьких температурах вимшювапь (Т<40 К) рухливкть носив струму (цх ~ Т"; п > 2) в кристалах кремтю, вирощених методом Чохральського \ вщпалених

при 450-1100°С, визначаеться розсйованням на кисневих прециштатах, яю утворюються при таких термообробках.

Апробащя роботи.

Основш результата роботи доповщались на:

П-й Украшськш конференцн «Матер1алознавство \ ф1зика на-пшпровщникових фаз змшного складу» (м. Шжин, вересень 1993 р.);

Украшськш школ1 з фiзики нашвпровшшю'в «Актуальш питания ф!зики нашвпровщнию'в» (м. Дрогобич, червень 1996 р.);

1-й Всеросшськш конференцп з матер1алознавства та ф1зико-х1м1чних основ технологи одержання легованих кристал^в кремшю («Кремнш - 96») (м. Москва, листопад 1996 р.);

Мгжнароднш конференцп по оптичнш д1агностиш ма7ер1ал1в та прилад1в для опто-, М1кро- та квантовоГ електрошки (0РТ01М-97) (м.Кшв, травень 1997 р.);

семшарах ШД НАНУ та 1М НАНУ, а також на Лашкарьовських читаннях 1ФН НАНУ.

ПублпсащУ.

Основш результата дисертацй опублковаш у 7 роботах, передок яких наведений в юнщ автореферату.

Особистий науковий внесок.

Дисертацш е узагальпенням дослщжень, виконаних автором особисто 1 в ствавторсты з колегами по роботт Автор особисто пров1в бшышсть експеримента, результати яких лягли в основу роботи 1 визначили й наукову новизну. Дисертанту належить сутгева роль в штерпритацп отриманих результатов : написанш наукових праць.

Об'ем 1 структура дисертацп.

Дисертац[я складаеться ¡з вступу, п'яти глав, висновив та списку цитованоТ лггератури з 152 найменувань, в тому чисш 7

посилань на авторсью робота. Робота викладена на 144 cтopiнкax друкованого тексту 1 М1'стить 29 рисунюв 11 таблицю.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ.

У вступ'1 обгрунтовуеться актуальшсть теми дослщження, cфopмyльoвaнi мета 1 завдання роботи, новизна та практична значимктъ отриманих результат, основш науков1 положения, як1 виносяться на захист, наведено в ¡дом осп про апробашю матер1ал!в дослщжень.

В перонн глав\ зроблено короткий огляд роб1т присвячених проблем! кисню в кремни.

РОЗГЛЯНУТО ОСНОВИ1 властнвосп м1жвузлового кисню в кр и стал ах кремшю (положения в гратщ, коефщкнт дифузи, огггична активтсть, розчиншсть).

Даш в глав! I наводяться основш в1'дом( властивосп кисневих термодонор1в-1 (утворюються при 350-550°С) та термодонор1в-Н 1 термоакцептор^в (утворюються при 550-800°С). Розглянуто накопичений експериментальний материал по впливу легуючих та фонових дом ¡шок на процеси утворення ТД 1 ТА. Зроблено анал1з деяких моделей утворення ТД-11 ТД-11 та Тх можливо! структури.

В друпй глав1 описано експериментальш методики i установки, яю використовувались в робоп. Наведено похибки вим1рювань.

В дослщженнях використовувались слщуюч! методики:

1. Втпрювання ефеюу Холла, питомо! електропровщностт в областт температур 15-500 К 1 побудова температурних залежностей концентраци носив струму вщ температури.

2. Метод ЕПР для дослщження парамагштних цеьщнв у вихщних та вщпалених кристалах Б!.

3. Метод дихройму основно1 14 полоси поглинання М1жвузлового кисню.

4. Метод рентгешвсько1 топограф».

5. Метод низькотемпературно1фотолюмшесцендп.

Найбшьш докладио описано метод визначення коеф1щенту

дифузн шжвузельного кисню в кремнн по дихроУзму його основно'1 (9мкм) 14-полоси поглинання.

Глава 3 присвячена вивченню впливу ¡зовалентних домшок вуглецю 1 гермашю на пронеси утворення та властивосп електрично активних кисневих комплекав в кpиcтaлiчнoмy кремни.

Показано, що вмгст в крисшп кремшю ¡зовалентних домшюк вуглецю i repмaнiю (в широких д{апазонах кoнцeнтpaцiй) не впливае на електроф]Зичш властивосп вихщних кристаш'в Бг Разом з цим нацп експерименти виявили вплив цих дом1шок на процеси утворення кисневих електрично активних комплекетв ТД-1 1 ТД-П. Дом1шка Се пpигнiчye утворення як ТД-1 так 1 ТД-Н. Дом1шка С також припнчуе процеси утворення ТД-1, але сприяе утворенню ТД-II. Нам вдалося пояснити такий вплив ¡зовалентних домшюк Се та С на формування ТД в рамках вибраних моделей утворення ТД-11 ТД-II, враховуючи, що атоми ве i С створюють в гратш Si локальш напруження стиску 1 розтягу вщповщно i через ш напруження опосередковано впливають на процеси утворення електрично активних кисневих комплекЫв.

Дослщження дифузй кисню в кристалах легованих Ое показали, що присуттсть дoмiшки Се приводить до виникнення п1двищено'1 складово! в дифузй' кисню. Цей факт разом ¡з фактом пригшчення гермашем утворення ТД-1 дозволяе зробити висновок про незначну роль дифузн кисню в процесах формування ТД-1 1

говорить на користь тих моделей ТД-1, в яких основна роль у формуванш центр]'в ТД-1 выводиться дифузн м1жвузельних атом ¡в Б};. Обговорюеться можливий вплив 1ВД Се на утворення кисневих зародив ТД-1 в процеЫ росту кристашв 81.

1з результатов експериментов також зроблено висновок про те, шо атоми (3-е не беруть учасл у м^ждомшковШ взаемодп, тод! як атоми С приймають участь у формуванш мшких ТД, утворюючи СОп-комплекси.

Глава 4 присвячена вивченню електрично активних комплексов, яи утворюються в кристалах р-Эг, легованих бором при вщпалах при 450°С 1 тривашстю до 240 год, з метою гидтвердження припущення про участь домшжи бору у формуванш глибоких ТД з £,=200меВ. Для дослщжень ми взяли вшьш в!д дислокаций кристали кремнш, вирощеного по методу Чохральського з в чистом легуючих (бор ! фосфор) та фонових (кисень 1 вуглець) домшгак:

Кристал № I: = 1015 ст"3, = 2х1013 сш"3,

Ы0 = 7,2x1017ст"3, Ис = 7,5x1016ст"3;

Кристал № 2: Ив = 5х1014 ст"3, ЫР = (2-3)х10м ст"3, N0 = 9х10пст"3, 1МС = 1016ст"3.

1з холл1вських та ЕПР-вим1рювань були побудоваш юнетики утворення ТД та парамапптних центров. 1х анатз дав нам можливють зробити припущення про те, що можливо атоми бору приймають участь у формуванш глибоких ТД (Е1=200меВ). Застосування додатковоУ методики з використанням фотолюмшесце нтн их вим1рювань дало можлив(сть побудувати кшетику випадання атом ¡в бору 13 акцепторного стану в шший, електрично неактивний. Кшетика цього проиесу точно ствпадала з юнетикою утворення ГТД, на основ! чого зроблено висновок про

беспосередню участь атомов бору у формуванш глибоких ТД. 3 врахуванням цих експеримештв пояснено поведанку спещмв ЕПР в иих кристалах, зокрема, вигляд и нетики утворення цeнтpiв N1.8. Наведено можливу структурну модель ГТД-центр1в, ними можугь бути киснев1 комплекси, яю сформувалися навколо атом ¡в бору.

В глав1 5 дослщжено вплив прециштага кисню, яю утворюються в дщпазош температур 400-1200° С на розстовання носив струму при низьких температурах (Т<40К).

3 експериментальних даних побудоваш залежностс холл1вськоУ рухливост1 електрошв цх вщ температури для крисгашв, шо пройшли вщпали р1зних тривалостей при 450, 700, 800,1200°С.

Виявилось, що одержат залежносп Холлшсько!' рухливосп цх(Т) неможливо коректно описати за допомогою теоретичних уявлень про ашзотропне розсиовання електрошв на юшзованих дом1шках, м1ждолинних та акустичних фононах у вщпалених кристалах п-Бь Експериментальш залежносп рх(Т) при Т<40К змшюють свш вигляд в залежност1 вщ температури 1 тривалосп вщпал1в. Ц] параметри, як вщомо впливають на концентрашю, розм^ри та форму прецшитата, яш утворюються. Також встановлено, що легування кристпв дом1шками Се 1 С (певно! концентрат?) зменшуе розб1жшсть експериментально? криво? з теоретичною.

Вщомо, що вщпали кристал)'в при температур! = 1200°С сприяють розчиненню кисневих прециштат^в (це спостер^гали на рентгешвських топограмах), алё повного швелювання додаткового розс!ювання при Т<40К, як показали експерименти, таю вщпали не давали. Лише вщпали при 1300°С тривашстю 10-20 год зшмають додаткове розсиовання електрошв при низьких температурах. Це

пояснюеться тим, шо при 1200°С деяка кшыасть мшких прециштат1в залишаеться, що спостер1гаеться на топофамах. Вщпали ж при 1300°С приводить до повного розчинення ус\х прешиптат1В кисню.

3 експериментальних та теоретичних даних, представлених у шй глав^ зроблено деяи висновки, а саме:

1.В слаболегованих кристалах ( Ыр.в * 10й - 1015 ст " ) розсшвання носив струму на прешттатах, ям угворюються в широкому штервал1 температур вщпалу (450 - 1100°С), часто визначае вигляд залежносгп цх(Т) при низьких температурах (Т < 40 К), набагато перевишуючи в цш области температур внесок в пю залежшсть розсиовання носнв струму на юшзованих домшках.

2. Позитивну роль у швелюванш poзciювaння носпв струму на прециштатах кисню вшграс легування кр и стал ¡в ¡зовалетними домшками бе та С в значних концентрашях, яке приводить до впливу на пропеси прециштацп кисню в таких кристалах.

3. Високотемпературш вщпали при 1300°С, ям приводять до. повного розчинення прециштаттв, зшмають Гх вплив на вигляд залежносп цх(Т) при низьких температурах.

ВИСНОВКИ.

1.Проведено вивчення процесс дефектоутворення в кисневмюних кристалах п- та р- типу кремнно, легованих окр1м основних домшюк (фосфору та бору) ¿зовалептними домшками германно та вуглешо в концентрашях: [Ое] = 5х1018 - 2хЮ20 см-3; [С] = 1016 - 8х1017 см"3. Було встановлено, що:

а) ¡снуе лише видима схожтсть впливу ГОД гермашю та вуглецю на проиеси утворення ТД-1 при вщпаш крисгшпв 81* в д!'апазош температур 350-550°С, яка проявлясться в тому, що обидв! ш

I 4

долншки, що характеризуються ковалентними paдiycaми, вщмйними ввд ковалентного радиуса атома матрищ, приводять до гальмування процеав утворення ТД-1. Однак, до такого результату, як показав аналгз експериментальних даних, приводять р1'зш ф1зичш процеси, яю супроводжують вшшли зразюв при температурах 350-550°С.

б) вплив дом1шки вуглецю в кремнп на утворення ТД-1 проявляеться з двох причин:

- по-перше, внаслщок м1ждом1шково1 взаем од н, яка приводить до взаем одп вуглецю з м1жвузловим киснем, 1 утворення СОП-комплекс1в (можливо, деяю з них являються електрично активними). Це приводить до зменшення концентрацп кисню, яка приймае участь в утворенш зародив ТД-1;

- по-друге, атоми вуглецю з 1х малими розм1рами в пор1'внянш з атомами 81, створюють локальш напруги розтягу 1 цим сприяють ашгшяцн первинних рухомих дефекта, в першу чергу таких як м1жвузлов1 атоми виводячи IX 13 процеав формування ТД-1, яким, зпдно до ряду моделей ТД-1, належить основна роль у генерацц ТД-1.

в) гальмування процес!в утворення ТД-1 не визначаеться змшою коеф^шента дифузн кисню в сторону його зменшення при наявносп атом!в Се в кристал1 Навпаки, як показують дослщження дихройму 1Ч-поглинання полоси 1106 см"1, в близькому оточенш атомлв 1ВД Се, з'являеться складова пщвищеного коефпцента дифузн м!Жвузлового кисню, яка визначаеться локальними напруженнями стиску, яга створюе домшка Се в гратщ Б!.

г) м1Ждом!Шкова взаемодк ШД Се з шшими домишками вщсутня (не спостер^галось утворення комплекыв домшок, до складу яких в

результат^ втшив входила б домшка Се та шип легуюч) або фонов! домпики аж до концентрацш [Ое] -2x102" см° ). д) на водмону вод вутлецю , домшка Се, яка створюе в кристало локально напруги стиску , тобто такого ж знаку, як I преништати кисню, гальмуе утворення ТД-1 тому, що вона виступае в рол! центров атпляшо власних можвузлових атом ¡в та протидое утворенню мокропреципотат1в кисню - зародив ТД-1 в процеа вирошування зливка.

2. Встановлено, що 1ВД Се та С по-р13ному впливають на процеси прециппацп кисню та утворення термодоноров-Н при вщпалах в штерва.ш температур 550-800°С. Показано, що:

а) домошка С виступае в роло центров гетерогенного зародження преципотатсв о вщповщно, ТД-Н. На вйхмшу вщ вуглецю, домошка Се створюе в пристало Б! локально напруження стиску, заважаючи цим самим розпаду пересиченого твердого розчину кисню, приводячи до гальмування прецишташо кисню \ утворення центров ТД-И.

б) утворення ТД-И водбуваеться по розному також в кристалах з малим ( < ЗхЮ16 см"'1 ) та великим ( > (4-8)х1017 см"'1 ) вмостом домошки С. Зокрема, в кристал1 Бо з великим вм1~стом С звужуеться д1'апазон температур, при яких водбуваеться утворення ТД-Н (наприклад, при ТВ1ет==750°С ¡де розкий спад юнетики утворення ТД-II, а при 800°С взагал! не утворюються ш пентри).

в) кр1м того, основна частина ТД-Н в кристало з великим вмютом (>1017 см"") вуглецю мае енергн термочно'о юнозацц Етд-п ^ ЕР (Ер -енерпя терм!чноо юшзацн дом!шки фосфору), в той час як в кристалах Бо" з малим вмютом 1ВД вуглецю може спостерогатись широкий наб1р р|'воив ТД-П в забороненш зоно в д1апазош 20-200мев.

3. Дослщження процеив утворення ТД-1 при довготривалих вщпалах (до 700 год), а також утворення ТД-И при двоступшчатих вщпалах в кристалах з великим та малим вмкггом вуглецю показали, що подш температурного д1апазону 350-800°С на два (350-550°С 1 550-800°С, в яких утворюються вщповщно ТД-1 1 ТД-Н) - е чисто умовним. Утворення ТД-центрт з характеристиками ТД-П вщбувасгься уже при довготривалих низькотемпературних вщпалах при 450-500°С. При цьому у збагачених вуглецем кристалах при таких В1дпалах утворюеться значна концентрашя ТД-центр1в термостшких до бшьш високотемпературних вщпашв.

4. Дослщжено процеси переносу носив заряду в кисневмюних кристалах 81, вщпалених в штерваш температур 450-1200°С. Анашз експериментальних температурних залежностей рухливост! носив струму у вщпалених зразках вказуе на появу в них додаткового механизму розсшвання вшьних носив струму, а саме, розсйовання на прециплатах кисню, яке проявляеться при низьких температурах вим1рювань (< 40 К). При цьому встановлено, що:

а) розсшвання носнв струму у слаболегованих (N3,?® 1014-1015 см°) вщпалених кристалах п- та р-тиш'в при виля'рюванпях в обласп низьких температур (Т < 40 К) визначаеться в основному розсшванням на прециштатах, набагато перевищуючи при цьому внесок в залежшсть Дх=ДТ) розсшвання носив струму на юшзованих домшках в цш облаем температур (рх ~ Тп; п > 2).

б) иозитивну роль в швелюванш розсшвання носив струму на прециштатах кисню вццграе легування крисгайв 81 1зовалентною дом1шкою йе (до концентрацш > 1019 см"3) та С (до концентрацш > 4х1017 см"3), яке приводить до сповшьнення процеав прециштаци

кисню в таких кристалах, а також високотемпературт вщпали при1300°С, яет сприяють повному розчиненню прециттаттв.

5. Дослшжено утворення ТД-I при Твш1 450°С i тривамстю вщпалу до 240 год в кисневм1сних кристалах p-Si, легованих бором. Використання методу низькотемпературно! люмшесценцп в комплекс! з ефектом Холла та ЕПР дозволило встановити, що:

а) в таких кристалах поряд з проиесами формування двохзарядних ТД-I, виявлено утворення однозарядних глибоких ТД (ГТД) з енерпею терм1'чноГ юшзаци Егтд- 200 меВ.

б) показано, що в утворенш однозарядних ГТД приймае безпосередню участь домшка бору. Спостер1галась кшьюсна кореляшя М1ж Ki нети кою переходу домплки бору з вузлового (акцепторного) стану в ¡нший (електрично неактивний) стан та кшетикою утворення ГТД, що дало нам можливгсть зробити висновок про участь домшжи бору в формуванш ГТД-nempiB та запропонувати модель ГТД.

QcHOBHi результат» днсерташ'1опубл1коваж в статтях:

1) Бабич В.М., Баран М.П., Бугай A.A., Кириця В.Л., Скороход М.Я. Розсповання носив струму у вшпалених кристалах кремнно, вирощених по методу Чохральського.// УФЖ.-1994-Т.39-N4-С.481-485.

2) Бабич В.М., Баран Н.П., Зотов К.И., Кнрица В.Л., Ковальчук В.Б. Низкотемпературная диффузия кислорода и образование термодоноров в кремнии, легированном изовалентной примесью германия. // ФТП.-1995.-Т.29.-Вып.1.-С.58-64.

3) Бабич В.М., Баран Н.П., Кирица B.JI. Влияние изовалентных примесей углерода и германия на свойства кислородсодержащих

I 8

кристалов кремния.// Оптоэлектроника и полупроводниковая техника.-1995.-Вып.29.-С.94-100.

4) Бабич В.М., Баран H.H., Бугай A.A., Кирица В.Л., Максименко В.М. Образование термодоноров при одно и двуступенчатых отжигах в кристаллах кремния с большой и малой концентрацией углерода. // ФТП,- 1996,- Т.-ЗО.- вып.5.- С.777-782.

5) Babich V.M., Baran N.P., Valakh M.Ya., Kiritsa V.L., Rudko G.Yu. On the nature of deep donors created at 450° С in boron doped p-Si.// Phys. Stat. Sol.(a).-1996.-v.l57,n.2.-p.405-410.

6) Бабич B.M., Баран Н.П. Валах М.Я., Кирица B.JL, Рудько Г.Ю. Влияние легирующей примеси бора на процессы образования термодоноров при 450° С в кислородосодержаших кристалах кремния.//ОПТ.-1996.-Вып.31.-С.69-73.

7) Бабич В.М., Баранський ПЛ., Кириця B.JI. Магншш'езоошр компенсованих кристал!в p-Ge.// УФЖ- 1997- Т.42, N3,- С.360-363.

Аннотация.

Кирица В.Л. «Роль процессов диффузии и междефектного взаимодействия в формировании свойств кристаллов кремния».

Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук но специальности 01.04.07. - физика твёрдого тела. Институт физики полупроводников HAH Украины, Киев, 1997.

Выполнены экспериментальные исследования формирования электрофизических свойств кислородсодержащих кристаллов кремния, обусловленных электрически активными кислородными комплексами и преципитатами, которые образуются в них при термообработках.