Введение к работе
Актуальность темы. Одной из наиболее аістуальньїх проблем физики твердого тела является исследование закономерностей образования л взаимодействия дефеїггов. Особенно важны эти вопросы для физики полупроводников, тэк кок дефекты ( прежде всего включающие атомы примеси ) в очень сильной степени влияют на важнейшие физико-їсимические свойства полупроводниковых кристаллов и изготавливаемых за их основе приборов.
Возникший сравнительно недавно интерес к легированию полупро-зодпиков изовалентными примесями / ИЕП / связан с тем, что такие примеси, являясь, как правило, з.тпктричееки пассивными, способны оказывать существенное ьлияние на состояние ансамбля точечных дефектов кристалла, открывая тем самым новые возможности управления івойствами полупроводниковых материалов.
Несоответствие ковалентних радиусов атомов примеси и кристаллической решетки полупроводника приводит к возникновению в не* попей внутренних упругих напряжений / ВУН /, которые могут существенном образом влиять на свойств полупроводниковых материалов и элементов микроэлектроники на их основе. Изучение эффектов, связанных 5 наличием таких полей, удобно производить с использованием ИВП, рак как в этом случае они проявляются в наиболее "чистом" виде.
Одной из наиболее важных технологических примесей в Si и Се шляется кислород. Обладая относительно высокой растворимостью при температуре выращивания кристалла, он образует пересыщенные твердые эастворы, в процессе распада которых появляются электрически актив-ше комплексы - термодефекты. Кислород активно взамодействует с рядам примесей, существенным образом влияя на процессы .радиационного іефектообразования.
Целью работы является изучение влияния ИВП на поведение атомов сислорода и мелких водородоподобных примесей /ВППУ в кристаллах сремния, изучение полей ВУН в них, а также исследование кинотики іакопления и отжига вторичных радиационных дефектов /ВРД/ в крем-ши, легированном германием.
Научная норизна.
Показано, что уширение линий ИК поглощения, связанных с вну-рицентровыми переходями ВПП в S1 и Се, определяется полями. ВУН, 'средненными в объеме сферы воровского радиуса водородоподобного іентра /ВПЦ/.
Проведено детальное исследование низкотемпературного ИК поглощения примесного кислорода в Si, Се и Sl(Ge). Впервые показано, что колебанию v3 квазимолекулы СегО в моыоизотопном Се соответствует сложная структура линий, идентифицированы полосы такой струїстури в природном Ge.
Предложена модель, согласно которой атом кислорода в квазимолекуле SigO (Ge0) может совершать вращательное движение вокруг оси Si-Si (Ge-Ge). В приближении упругого ротатора объяснено возникновение полос - компонент колебания v3, появляющихся вследствие центробежного возмущения квазимолекул Si^O или Ge^O.
Установлено, что щ-омы кислорода в твердых растворах Sl-Ge располагаются преимущественно в полях растяжения решетки, что может быть связано с коррелированным расположением атомов кислорода и германия.
Показано, что введение атомов ИВП Се в S1 в определенном диапазоне концентраций может способствовать подавлению процессов образования ВРД. Этот аффект связан с тем, что атомы ИВП Се могут слушить центрами непрямой рекомбинации первичных радиационных дефектов.
Практическая ценность работы.
Разработана методика нераэрушающего контроля полей ВУН в S1 и Ge, базирующаяся на использовании ИК поглощения примесными центрами. Показано, что легирование S1 ИВП Се может способствовать повышению радиационной стойкости последнего.
На защиту выносятся:
-
Положение, согласно которому уширепие линий ИК поглощения, связанных с вкутрицентровьши переходами ВПП в S1 и Go, определяется полями ВУН, усредненными в объеме сферы боровского радиуса водоро-доподобного центра /ВИЦ/.
-
Модель, согласно которой движение атома кислорода квазимолекулы S 1^0 (Се^О) описывается в приближении упругого ротатора и вывод о том, что расщепление полосы колебания v3 примесного кислорода в Si и Ge обусловлено центробежной деформацией кваоимолекулы Si.,0 < Сег0 >.
-
Вывод о том, что атом ИВП Се в Si является центром непрямо* аннигиляции первичных радиационных дефектов /РД/.
Апробация работы. Основные результаты дисеергационной работы обсуждались на научнных семинарах Института физики АН УССР, Республиканских семинарах по радиационной физике твердого тела. (Киев, 1йаЗ-1991гг.), Всесозной конференции по радиационной физике полу-
проводншсов (Таїпкепт, 19S4r.), Х-й Всесоюзной конференции по фипике полупроводников (Минск, 1985г.). Всесоюзной конференции "физические методы исследования и диагностика материалов" (Кишинев, 1986г.). VI и VII координационных совещаниях по исследованию и применению твердых растворов германий-кремний (Тбилиси, 1986г.; Баку, 1988г.), VI-й Всесоюзной конференции по физико-химическим основам легирования полупроводниковых материалов (Москва, 1088г.), ХІІ-ft Всесозной конференции по физике полупроводников (Киев, 1990г.), 16-й Международной конференции по дефектам в полупроводниках (Lehigh, USA, 1991.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти г лап и заключения, изложена на -/75? страницах машинописного текста, содержит 49 рисунков, 7 таблиц. Список рассматриваемой литературы включает 193 наименования.
