Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные сведения о состоянии вольфрама и золота в кремнии 7
1.1 Влияние атомов вольфрама на свойства кремния 7
1.2 Механизмы диффузии атомов золота в кремнии 9
1.3 Растворимость золота в электрически активном состоянии 9
1.4 Энергетические уровни атомов золота в кремнии 10
Глава 2. Экспериментальная часть... 33
2.1 Классификация и способ приготовления образцов 33
2.2 Методы измерений параметров материала 34
2.3 Техническое воплощение метода СВЧ-поля 36
2.4 Достоверность измеряемых величин ВРФ 39
Глава 3. Электрофизические свойства кремния после вхождения примесей 42
3.1 Электрофизические свойства исходного и термообра-ботанного кремния со свободной поверхностью 42
3.2 Электрофизические свойства термообработанного кремния при наличии на поверхности слоя вольфрама 44
3.3 Электрофизические свойства образцов кремния, прошедших диффузию золота в исходный кремний со свободной поверхностью 45
3.4 Электрофизические свойства образцов кремния, прошедших диффузию золота в предварительно термообработанный кремний со свободной поверхностью 46
3.5 Электрофизические свойства образцов кремния, прошедших диффузию золота предварительно термообработанный кремний с поверхностным слоем вольфрама 48
3.6 Электрофизические свойства образцов кремния, прошедших диффузию золота в исходный кремний при наличии на поверхности слоя вольфрама 50
Глава 4. Взаимовлияние примесей 54
4.1 Анализ свойств исходного и термообработанного кремния со свободной поверхностью 54
4.2 Анализ свойств термообработанного кремния при наличии на поверхности слоя вольфрама 56
4.3 Анализ свойств образцов кремния, прошедших диффузию золота в исходный кремний со свободной поверхностью 59
4.4 Анализ свойств образцов кремния, прошедших диффузию золота в предварительно термообработанный кремний со свободной поверхностью 75
4.5 Анализ свойств образцов кремния, прошедших диффузию золота в предварительно термообработанный кремний с поверхностным слоем вольфрама 81
4.6 Анализ свойств образцов кремния, прошедших диффузию золота в исходный кремний при наличии на поверхности слоя вольфрама 90
4.7 Сравнительный анализ электрофизических свойств образцов кремния, принадлежащих к разным группам 107
4.8 Термостабильность и радиационностоикость удельного сопротивления и времени жизни носителей в кремнии, легированном золотом и вольфрамом 123
Выводы 125
Литература 131
- Энергетические уровни атомов золота в кремнии
- Техническое воплощение метода СВЧ-поля
- Электрофизические свойства образцов кремния, прошедших диффузию золота в предварительно термообработанный кремний со свободной поверхностью
- Анализ свойств образцов кремния, прошедших диффузию золота в исходный кремний со свободной поверхностью
Введение к работе
Широкое применение полупроводниковых материалов в микроэлектронике делает необходимым тщательное исследование электрофизических свойств полупроводников. Электрофизические свойства полупроводников определяются различными дефектами, например, атомами других элементов, отличных от материала основного вещества, межузельными атомами основного полупроводникового материала, комплексами примесных атомов с вакансиями. Влияние дефектов (примесей) на электрофизические свойства особенно сильно проявляются, когда возникают соответствующие энергетические уровни в запрещенной зоне полупроводника, которые влияют на время жизни носителей заряда и на величину удельного сопротивления.
В настоящее время серьезно изучается взаимовлияние примесей в полупроводниках. Так, например, изучалось поведение меди, золота, платины, вольфрама, железа в кремнии и их взаимодействии с механическими напряжениями. Вольфрам может образовывать дефектные состояния, которые могут влиять на диффузию золота и состояния золота с этими дефектами. В микроэлектронике вольфрам начинают применять при создании больших интегральных схем. Поэтому, важно изучить влияние атомов вольфрама на электрические свойства кремния при высокотемпературных обработках. Золото как примесь в кремнии в одних ситуациях является технологически необходимой, в других оно нежелательно, так как ухудшает качество электронных приборов. Например, свойство примесных центров золота уменьшать время жизни неосновных носителей заряда и увеличивать удельное сопротивление кремния электронного типа проводимости используется в быстродействующих переключающихся приборах, в мощных высоковольтных силовых устройствах; свойство атомов золота образовывать глубокие уровни в запрещенной зоне кремния используют при создании фотоприемников в инфракрасном диапазоне излучений (2 мкм). С другой стороны, глубокие уровни, созданные атомами золота в кремнии, увеличивают токи утечки при воздействии приложенного обратного напряжения в полупроводниковых приборах. В данной работе изучали две примеси золото и вольфрам, необходимых для создания радиационностоикого и термостабильного по удельному сопротивлению и времени жизни носителей кремния, который в дальнейшем используется для изготовления p-i-n диодов. Что является актуальной научной проблемой и имеет большое практическое применение. Основные цели работы.
1) Выяснение возможности получения высокого удельного сопротивления подбором физических приемов создания кремния
2) Исследование фотопроводимости кремния, легированного золотом и вольфрамом, для определения времени жизни носителей заряда и возможности его уменьшения
3) Изучение процессов взаимодействия примесей золота и вольфрама в результате их диффузии в кремний
Практическая значимость работы.
1. Возможность получения высокоомного кремния термостабильного и радиационностоикого по времени жизни носителей и удельному сопротивлению.
2. Предложен бесконтактный неразрушающий метод для определения релаксации фотопроводимости в кремнии, прошедшим термообработку, диффузию золота в присутствии вольфрамового покрытия и без него.
3. Показана возможность использования полученного кремния для создания структур различного назначения, в частности p-i-n диодов.
Положения, выносимые на зашиту. 1) Установлено, что центры, созданные атомами вольфрама в процессе термообработки, увеличивают показатель степени температурной зависимости сечения захвата электронов на донорный уровень термодефектов. 2) Обнаружена корреляция между величиной показателя степени температурной зависимости сечения захвата носителей заряда и величиной времени жизни носителей.
3) Определены бесконтактным неразрушающим методом в высокоомном компенсированном кремнии три уровня Е=Ес-(0.23±0.02) эВ, Е=Ес-(0.17±0.02) эВ,Е=Ес-(0.11+0.01) эВ
4) Показано, что атомы вольфрама способствуют созданию таких комплексов золота, у которых величина сечения захвата дырок меньше, чем у комплексов золота, созданных без влияния атомов вольфрама.
5) Установлено влияние атомов вольфрама на термостабильность и радиационностоикость по удельному сопротивлению и времени жизни носителей в кремнии.
Апробация работы.
Основные положения работы докладывались и обсуждались на конференциях «Надежность и контроль качества изделий электронной техники», г. Севастополь, « Научная сессия МИФИ-98 « и «Научная сессия МИФИ-99» г. Москва, на научно-техническом семинаре «Системы обработки и моделирование сигнала», г. Псков. Результаты, полученные в работе, использованы в отчетах 3 НИР. Публикации.
Результаты исследований опубликованы в 7 научных работах. Объем и структура диссертации.
Работа изложена на 16? страницах машинописного текста, включает 27 рисунков и 4 таблицы. Состоит из четырех глав, вывода, списка используемой литературы.
Энергетические уровни атомов золота в кремнии
Впервые С.В.Коллинс, P.O. Карлсон и С.Ж. Галлахер, проведя температурные измерения удельного сопротивления и коэффициента Холла на образце кремния, легированного золотом Аи , нашли акцепторный уровень золота Ес - ЕАи=0.54 эВ и донорный уровень золота EAu -Ev=0.35 эВ [13]. Для простоты они предположили, что температурная зависимость уровня золота является такой при которой Ес - Еди и EAu -Ev имеют одинаковую температурную зависимость. Измеренные ими концентрации донорных и акцепторных уровней оказались равны в пределах экспериментальной ошибки. Из чего они заключили, что оба уровня вызывает один и тот же центр золота. Далее СВ. Коллинс и др. приходят к выводу: маловероятно, что межузельное золото ведет себя таким образом и скорее всего, что оба уровня золото вызываются узельным центром золота. Диффузия золота в кремний проходила при температуре Т=1200 С в течение 48 часов. Образец кремния, легированный золотом, имел концентрацию фосфора Np =2-1014 см"3, а концентрацию золота NAu-l-5-1015 см"3. Хорошее соответствие между растворимостью, определенной из метода проводимости и радиоактивного метода, показали, что все золото в растворе при высоких температурах осталось в растворе при охлаждении и было электрически активно.
G.Bemski измерил температурные зависимости величины времени жизни неравновесных носителей для двух образцов, легированных золотом, методом инжекции - экстракции и методом Van de Graaf [5]. Для образца 1 (электронного типа проводимости) равновесная концентрация электронов в зоне проводимости была по=1.5-1015 см"3, а концентрация золота была NAu=3-1015 см"3. Для образца 1 величина жизни неравновесных носителей заряда не зависит от температуры в температурном интервале 200-300 К и составляет тп=0.17 мкс. Величина времени жизни неравновесных электронов связана с концентрацией рекомбинационных примесных центров и величиной сечения захвата соотношением тп= (1/ vn-N-crn) (1), где тп - время жизни неравновесных электронов, vn- тепловая скорость электронов, N- концентрация примесей на которых происходит рекомбинация носителей заряда. Тогда согласно соотношению (1), величина сечение захвата электронов также не зависит от температуры в том же температурном интервале 200-300 К. Величина сечения захвата электронов на примесные центры , измеренная при температуре Т=300 К, составила сгп=5-10" см . Для образца 2 (электронного типа проводимости) равновесная концентрация электронов в зоне проводимости была по=1.2-10 см" , а концентрация золота была NAu=l-10 см" . Для образца 2 величина жизни неравновесных носителей заряда изменяется от температуры по степенному закону т Т3 5 в температурном интервале 200-300 К. Величина времени жизни неравновесных дырок при температуре Т=500 К составила тр=0.5 мкс, а при Т=300 К - тр=0.2 мкс. Для образца 2 было показано, что величина сечения захвата электронов не зависит от температуры в интервале 200-300 К, а величина сечения захвата дырок зависит от температуры по степенному закону ар Т" в том же температурном интервале. Величина сечения захвата дырок на примесные центры, измеренная при температуре Т=300 К, составила 3V={-10 см . G. Bemski в результате своих исследований приходит к двум заключениям: 1) величина сечения захвата неравновесных носителей заряда на противоположно заряженные атомы золота показывают ярко выраженную температурную зависимость, а захват на нейтральные атомы золота такой зависимости не дает; 2) в электронном кремнии, легированном золотом, величина сечения захвата дырок на отрицательно заряженные атомы золота значительно превосходит величину сечения захвата электронов на нейтральные атомы золота. Эти два факта соответствуют представлению, что существование акцепторного и донорного уровней золота зависит от положения уровня Ферми.
W. D. Davis провел измерения времени жизни электронов и дырок в кремнии, легированном золотом, методом измерения амплитуды импульсов, возникающих в результате попадания а-частиц [14]. Энергия а-частиц была Е=5.14 МэВ. Источником а-частиц был плутоний Pu . Были найдены величины сечения захвата носителей заряда на центры золота. Величина сечения захвата электронов на нейтральные центры золота составила ап=2-10"15 см2 при температуре измерения Т=300 К, а величина сечения захвата дырок на отрицательно заряженные центры золота составила ор=Ы0"13 см2. Величина сечения захвата электронов на нейтрально заряженные центры золота зависит от температуры по степенному закону стп Т" .
A.F. Tasch и СТ. Sah предлагают еще один метод измерения величины сечения захвата носителей заряда на примесные центры в кремнии [15]. Этот метод основан на примесном фотовольтаическом эффекте. Величина сечения захвата носителей заряда на рекомбинационные примесные центры определяется из различных методов, основанных на определении времени жизни неравновесных носителей заряда. По рассуждению данных авторов многие из этих методов сталкиваются с трудностоями как в измерительной технике, так и в объяснении данных. Эти трудности вызваны быстрым временем рекомбинации, наличием двух или более констант времени спада и распространенными константами времени спада с не экспоненциальным уменьшением. Также эти трудности вызваны большой неточностью в измерении концентрации примесей и концентрации носителей заряда. A.F. Tasch и СТ. Sah фотовольтаическим методом исследуют кинетику генерации носителей заряда, изучение которой по их утверждению является более предпочтительной, чем исследование кинетики рекомбинации в традиционных методах спада фотопроводимости. Экспериментальная кривая фототока дает непосредственно тепловую и фотоионизационную скорости электронов и дырок, захваченных на примесные центры без необходимости измерения концентрации примесей из других методов. Фотовольтаический метод был применен для исследования акцепторного уровня золота в кремнии. Диффузия золота в кремний проходила при температуре Т=1000 С. В качестве исследуемого образца использовался p-i-n диод. Были измерены тепловые скорости электронов и дырок с акцепторного центра (Ec-EAu =0.54 эВ) в температурном интервале 200-300 К в обедненной области обратносмещенного р-n перехода. Используя данные величин тепловых скоростей электронов и дырок, были рассчитаны сечения захвата электронов и дырок на акцепторный уровень золота. Величина сечения захвата электронов на нейтрально заряженный акцепторный центр золота не зависит от температуры an const(T), а величина сечения захвата дырок на отрицательно заряженный акцепторный центр золота зависит от температуры по степенному закону сгр Т"4 в температурном интервале 200-300 К.
Техническое воплощение метода СВЧ-поля
В качестве детектора использовался СВЧ диод D608A (на диапазон 8.15-12.42 ГГц ) с временным разрешением t=50 не и сопротивление нагрузки RHar=150 Ом (резистор типа ОМЛТ 0.125-150 Ом ±5%). Время разрешения СВЧ диода D608A оценивалось с помощью импульсов СВЧ генератора, с длительностью фронта и среза не более 100 не и цифрового осциллографа С9-8, имеющего время разрешения t=50 не. Также время разрешения СВЧ диода D608A измерялось с помощью твердотельного лазера с длительностью импульса, измеренного на полувысоте ti/2=30 не, и образцов кремния имеющих время нарастания фотопроводимости порядка tHap=50 не и цифровым осциллографом с временным разрешением t=50 не. Диод D608A позволял разрешить время нарастания на этих образцах кремния. Таким образом, из приведенных данных можно заключить, что время разрешения СВЧ диода D608A не больше, чем 50 не. 4) В качестве усилителя использовался широкополосный усилитель УЗ-29 с предельной частотой пропускания Vnpeft=20 МГц. Максимальный коэффициент усиления составил кусил=150. Усилитель работает в режиме усиления импульсных сигналов длительностью от 50 не до 100 мкс. Чувствительность детекторной головки, работающей в диапазоне f=8.15-12.42 ГГц, была S= 30 мкВ/мкВт. Входной кабель типа РК-150-7-32 имел длину 1=1 м. Во входном разъеме кабеля имеется цепочка из параллельно соединенных резистора ОМЛТ-0.125-100 Ом±5% и конденсатора КД-1-М75-10 пФ±10%-3. 5) Цифровой осциллограф С9-8 имеет временное разрешение t=50 не. Входное сопротивление каналов А и Б составляет RBX=1.00+0.02 МОм. Входная емкость-Свх=33±2 пФ. 6) АЦП с временным разрешением t=50 не был встроен в цифровой осциллограф. 7) Медь-константановая термопара для измерения температуры образца имела погрешность ±2 К. Градуировка медь-константановой термопары производилась с помощью платинового термометра сопротивлений ТСП-25 (ГОСТ 6651-59 1977г. -200-100 С Гр 22) в плывущем режиме. Охлажденный до температуры жидкого азота платиновый термометр вместе с закрепленной на нем медь-константановой термопарой вынимался на воздух и нагревание происходило естественным путем. 8) Величина времени релаксации фотопроводимости (ВРФ) полупроводника измерялась при возбуждении неравновесных носителей заряда лазерным излучением на двух длинах волн А,і=1.06 мкм и А.2=0.9 мкм. Источником лазерного излучения при ц=1.06 мкм был твердотельный неодимовый Nd:YAG лазер "Радон". Он имел следующие энергетические и временные характеристики. Длительность импульса, измеренная на полувысоте импульса, составляла Wi=30±2 не. А время полуспада импульса составляла ti/2=10±l не. Энергия в импульсе составляла Еимп=10±2 мДж. При облучении образцов кремния энергия лазерного излучения уменьшалась с помощью калиброванных фильтров, а также часть энергии терялась при прохождении световода. Фильтры имели коэффициенты пропускания кПр0п.:=28% и кПроп=14% при длине волны света 1=1.06 мкм. Потери в световоде на данной длине волны составили 83 % . Диаметр пятна света падающего на образец составил d=0.2 см, а площадь соответственно -S=3 10"2 см2. В качестве источника света с длиной волны ?i2=0.9 мкм использовали полупроводниковый Ga-As лазер. Длительность полупроводникового лазера, измеренная на полувысоте импульса, составила Wi=200±20 НС; а время полуспада импульса tHMn. 100 не. Энергия в импульсе составила Еимп=100±30 нДж. Потери в световоде при А-2=0.9 мкм составили 88 %. Размер пятна при облучении светом с длиной волны А,2=0.9 мкм измерялся с помощью фотодиода ФДК24К, на окошке которого устанавливалась щель с размером меньше 50 мкм. На фотодиод подавали обратное смещение U06p=27 В. Для проверки линейности работы фотодиода была снята зависимость силы фототока от интенсивности падающего излучения. Было показано, что зависимость силы фототока от интенсивности падающего излучения носит линейный характер в пределах использованных интенсивностей. Из зависимости распределения силы фототока диода ФДК24К по плоскости светового пятна при сканировании с щелью размером 50 мкм был найден диаметр светового пятна d=(1000±50) мкм, а площадь соответственно S=8-10"3 см2. Энергия как при ч=1.06 мкм, так и при А,2=0.9мкм измерялась с помощью измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н. Длительность импульса при Xi=1.06 мкм бралась из паспорта на твердотельный лазер и измерялась с помощью фотодиода ЛФД2 и осциллографов С8-13 и С1-75. Длительность импульса лазерного излучения с длиной волны Х2-0.9 мкм измерялась с помощью фотодиодов ФДК24К и ЛФД2. Измерения проводились в фото диодном режиме с сопротивлением нагрузки RH=100 Ом.
Электрофизические свойства образцов кремния, прошедших диффузию золота в предварительно термообработанный кремний со свободной поверхностью
Для образцов кремния пятой группы (образцы, прошедшие диффузию золота в предварительно термообработанные образцы -вторая группа- с слоем вольфрама (W) на поверхности кристалла в течение 5 часов) величина удельного сопротивления р возрастает с увеличением температуры диффузии золота (см. рис 12 и табл. 2). Из рис.12 видно, что максимального своего значения р=(5±2)104 Ом-см величина удельного сопротивления достигает при температуре Т3=900 С. Все образцы пятой группы имели электронный тип проводимости.
Зависимости величин постоянных времени быстрого и медленного процесса РФ от температуры образца показаны на рис. 21, 22, 23. Диффузия золота в образцы второй группы (термообработанные образцы с слоем W на поверхности кристалла в течение 5 часов) проходила при температурах 1 =800 С, 12=850 С, Тз=900 С, Т4=Ю00 С в течение 5 часов. Длины волн возбуждающего лазерного света были A,i= 1.06 мкм и А,2= 0.9 мкм.
На рис. 21 представлена температурная зависимость ВРФ (одна постоянная времени РФ) образца, прошедшего диффузию золота в образец TW1 при температуре Ti=800 С. Длина волны лазерного возбуждающего света была А,і= 1.06 мкм. Обозначим условно этот образец WA1. Величина ВРФ уменьшается с ростом температуры по степенному закону х Т"(1 шЛ) в интервале 168 -300 К.
Нарис. 21 представлены температурные зависимости величин постоянных времени быстрого и медленного процессов РФ образца, прошедшего диффузию золота в образец TW2 при температуре Т2=850 С. Длина волны лазерного возбуждающего света была Х\= 1.06 мкм. Обозначим условно этот образец WA2. Величина тм постоянной времени медленного процесса РФ уменьшается с ростом температуры по степенному закону тм Т"(15±01) в температурном интервале 168 -300 К. Величина Тб постоянной времени быстрого процесса РФ также уменьшается с ростом температуры по степенному законуїб Т"(1 0±0л). На рис. 21 представлены температурные зависимости величин постоянных времени быстрого и медленного процессов РФ образца, прошедшего диффузию золота в образец TW3 при температуре Тз=900 С. Длина волны лазерного возбуждающего света была Х\= 1.06 мкм. Обозначили условно этот образец WA3. Величина тм постоянной времени медленного процесса РФ уменьшается с ростом температуры по степенному закону тм Т"(25±02) в температурном интервале 158 300 К. Величина тб постоянной времени быстрого процесса РФ практически не изменяется с ростом температуры. На рис. 22 представлены температурные зависимости величин постоянных времени быстрого и медленного процессов РФ образца WA3 (длина волны лазерного возбуждающего света А,2= 0.9 мкм). Величина тм постоянной времени медленного процесса РФ уменьшается с ростом температуры по экспоненциальному закону Хм е в температурном интервале 248 - ЗООК, где 0.23 -энергия ионизации примеси, измеренная в эВ. Величина Хб постоянной времени быстрого процесса РФ практически не изменяется с ростом температуры. На рис. 23 представлены температурные зависимости величин постоянных времени быстрого и медленного процессов РФ образца, прошедшего диффузию золота в образец TW4 при температуре Т4=1000 С. Длина волны лазерного возбуждающего света была Xi= 1.06 мкм. Обозначим условно этот образец WA4. Величина хм постоянной времени медленного процесса РФ уменьшается с ростом температуры по экспоненциальному закону Хм е16/кт в температурном интервале 198-300 К, где 0.16 - энергия ионизации примеси, измеренная в эВ. Величина Хб постоянной времени быстрого процесса РФ практически не изменяется с ростом температуры. На рис. 22 представлены температурные зависимости величин постоянных времени быстрого и медленного процессов РФ образца WA4, полученные при возбуждении лазерным светом с длиной ВОЛНЫ А,2= 0.9 мкм. Величина хм постоянной времени медленного процесса РФ уменьшается с 0 I бПСТ ростом температуры по экспоненциальному закону хм е в температурном интервале 188-300 К, где 0.16 - энергия ионизации примеси, измеренная в эВ. Величина те постоянной времени быстрого процесса РФ практически не изменяется с ростом температуры. На рис. 23 представлены температурные зависимости величин постоянных времени быстрого и медленного процессов РФ образца, прошедшего диффузию золота в образец TW5 при температуре Т5=1100 С. Длина волны лазерного возбуждающего света была Хг= 0.9 мкм. Обозначим условно этот образец WA5. Величина тм постоянной времени медленного процесса РФ уменьшается с ростом температуры по степенному закону Тм еЛ6/кт в температурном интервале 208 - 300 К, где 0.16 - энергия ионизации примеси, измеренная в эВ. Величина тб постоянной времени быстрого процесса РФ практически не изменяется с ростом температуры.
Анализ свойств образцов кремния, прошедших диффузию золота в исходный кремний со свободной поверхностью
Образцы второй группы прошли термообработку при наличии на поверхности кремния слоя вольфрама при температурах Ti=800 С, Т2=900 С, Тз=1000 С. После термообработки при температурах Ті=800 С, Т2=900 С величина ВРФ уменьшается по сравнению с величиной трел=180±18 мкс исходного кремния в 45-60 раз (см. рис.7). После термообработки при температуре Т3=1000 С величина ВРФ уменьшается в 10 раз (см. рис.7). В тоже время величина удельного сопротивления существенно не изменилась и составила р=6-9 Ом-см. Тип проводимости также не изменился, т.е. остался электронным. Для всех образцов второй группы релаксация фотопроводимости была экспоненциальной с одной постоянной времени. Для образцов, прошедших термообработку при температурах Ті=800 С и Т2=900 С, величина ВРФ растет с увеличением температуры по степенному закону трел Т(2 9± 3 в интервале температур 110-300 К (см. рис.7). Тогда коэффициент рекомбинации уп согласно соотношению (4.1) изменяется как уп Т" в интервале температур 110-300 К. Соответственно, сечение захвата электрона на центры рекомбинации (дефекты термообработки) согласно соотношениям (4.1) и (4.2) уменьшается с ростом температуры в интервале 110-300 К по степенному закону стп Т"(3 4±0 3). Для образца, прошедшего термообработку при температуре Тз=1000 С, величина ВРФ растет с увеличением температуры по степенному закону тРел Т(1 6±01) в интервале температур 110-300 К ( см. рис.7). Тогда коэффициент рекомбинации уп согласно соотношению (4.1) изменяется как уп Т16 в интервале температур 110-300 К. Соответственно, сечение захвата электрона на центры рекомбинации (дефекты термообработки) согласно соотношениям (4.1) и (4.2) уменьшается с ростом температуры по степенному закону ап Т ±0 ) в интервале температур 110 - 300 К. В работе [4] для термообработанного образца с напыленным слоем вольфрама сечение захвата электрона на притягивающий центр уменьшается с ростом температуры подстеленному закону ап Т"2 25. Сравнивая данные образцов первой группы и образцов второй группы, а также данные работы [4] приходим к следующим заключениям. Наличие вольфрама на поверхности кремния приводит как и в работе [4] к увеличению показателя степени температурной зависимости сечения захвата электрона на донорный уровень дефектов термообработки. Для наших образцов с покрытием вольфрама температурные зависимости сечения захвата электронов на притягивающие центры рекомбинации имеют вид тп Т" (3.4+0.3) и ,зп„т 2л±ол\ для образца с покрытием вольфрама из работы [4] - ап Т"2 25. Такой характер температурных зависимостей величины а характерен для глубоких донорных центров рекомбинации неравновесных носителей заряда [37]. В работе [37] температурная зависимость сечения захвата электрона на притягивающий донорный центр рекомбинации имеет вид ап Т"(2"4). В работе [4] делают заключение, что "слой вольфрама в заметной мере препятствует образованию дополнительных рекомбинационных каналов для неравновесных носителей заряда после проведения температурных операций". В работе [4] "время релаксации на образцах с вольфрамом хотя и упало по сравнению с исходным материалом, но осталось в 10 раз больше времени релаксации на образцах без вольфрама, прошедших ту же термическую обработку". Температурные зависимости величины ВРФ для наших образцов, прошедших термообработку при температурах Ti=800 С, Тг=900 С при наличии вольфрама на поверхности кремния проходят значительно ниже по величине ВРФ, чем такие же зависимости для образцов первой группы (см. рис.2 и рис.7). В интервале температур измерения 110-200 К величины ВРФ отличаются более, чем на порядок. Отсюда делаем заключение прямо противоположное заключению сделанному в работе [4]: после термообработки при температурах Т]=800 С, Т2=900 С вольфрамовое покрытие способствует увеличению концентрации дефектов термообработки, т.е. создает дополнительные каналы рекомбинации неравновесных носителей заряда. Это отличие может быть связано с разными режимами нагрева и охлаждения исследуемых образцов. Особенно отметим, что материал, прошедший ТО при наличии вольфрама, показал температурную зависимость сечения захвата близкую к теоретической, предсказанной в [64, 65]. Т.е. система возбужденных состояний образующего дефекта, возможно, та, что предполагается в теории. Насколько нам известно, это одно из немногих наблюдений, подтверждающих теорию: обычно, авторы наблюдают более слабую температурную зависимость сечения захвата носителя [61, 62]. Исключением является термообработка при температуре Т3=1000 С. После термообработки при температуре Тз=1000 С температурные зависимости величины ВРФ для образцов с вольфрамом и без вольфрама практически совпадают (см. рис.2 и рис.7). Т.е. вольфрамовое покрытие не оказывает никакого действия ни на характер температурной зависимости величины ВРФ, ни на саму величину ВРФ в температурном интервале 110-300 К. Вольфрамовое покрытие на поверхности кремния после термообработки при всех температурах не приводит к изменению величины удельного сопротивления и типа проводимости.
Таким образом, после термообработки кремния, выращенного по методу Чохральского, были получены образцы. В результате исследования электрофизических свойств полученных образцов пришли к следующим заключениям. 1) Термообработка при температурах Ti=800 С, Т2=900 С, Т3=1000 С в присутствии вольфрама на поверхности кремниевых образцов не приводит к заметному изменению величины удельного сопротивления и типа проводимости, но сильно уменьшает величину времени релаксации фотопроводимости. 2) Термообработки при температурах =800 С, Т2=900 С с вольфрамовым покрытием способствует увеличению концентрации дефектов термообработки по сравнению с концентрацией в образцах без вольфрама. 3) Термообработка при температуре Т3=1000 С с вольфрамовым покрытием не создает дополнительных каналов рекомбинации носителей заряда в сравнении с термообработкой без вольфрамового покрытия. 4) После термообработки с вольфрамовым покрытием произошло заметное увеличение показателя степени температурных зависимостей сечения захвата носителя заряда на уровень дефектов термообработки. 5) Наблюдается корреляция между показателем степени температурной зависимости сечения захвата электрона на уровень дефектов термообработки и величиной времени релаксации фотопроводимости.
Таким образом, вольфрамовое покрытие на поверхности кремния, выращенного по методу Чохральского, так же как в случае кремния, выращенного безтигельной зонной плавкой, способно заметно изменить структуру дефектов, образующихся после высокотемпературных обработок.
