Введение к работе
Актуальность темы. В объеме любого col; ^шенчого моно-крг.стагошческого кремния, используемого в электронной промышленности, имеется достаточно большая концентрация неконтролируемых быстродиффундирующих примесей (БДП) (типа меди, золота, хрома и т.д.). В процессе изготовления полупроводниковых приборов, когда кристалл подвергав. ;я различным термоотжигам, эти примеси, участвуя в процессе образования различных термодефектов, существенно изменяют не только электрические, но и рекомбинаиион-кые свойства материалов, и тем самым ухудшается выход годных приборов: В гаязи с этим проблема нейтрализации влияния неконтролируемых БДП на электрофизические и рехомбинапионные свойства кремния является одной из наиболее актуальных задач современной микроэлектроники. Для решения данной проблемы в настоящее время, хотя и разработан ряд способов геттерирования неконтролируемых БДП, но эффективность геттерирования низка и оно не позволяет осуществить однородное геттерировааие примесей по всему объему кристалла. Кроме того выше.описанные способы геттерирования не обеспечивают электрическую нейтра-лизачию- БДП. В связи с этим на завершающем угапе нзготог'теш1к полупроводниковых, приборов необходимо уда/к* не по., тчностного геггерирующего слоя. В этом пдпне перспективным является создание технологических условий, позволяющих осуществить наиболее эффективную электрическую нейтрализацию БДП по всему объему кремния, путем связывания их в электронейтрапьные химически связанные комплексы со специально веденными химически активными примесями.
Цель и задача исследований. Целью настоящей работы являлось исследование межпримесного взаимодействия химически активной примеси серы с элементами -гругты (подгруппа меди) в кремнии, уточнение зарядового состояния, природы и термостабияьнэсти образующихся при этом комплексов, а также уточнение роли термозакалочных дефектов (13Д), ЗДП .иг электронеитральных, химически = яязаиных комплексов на кинетику генерации термодонороз.
3 круг рассматриваемой задачи входило: - исследование электрофизических к рексмбинационных свойств кремния, легированного последовательно сеоой н
элементами I группы (подгруппа меди), в зависимости от условий легирования и последующих отжигов;
определение оптимальных технологических- условий, при которых в объеме кремния происходи процесс интенсивного комплексообразования между примесными атомами серы и элементами I группы (подгруппа меди);
выяснение природы, зарядового состояния и структуры образующихся при этом комплексов;
исследование термосгабильности комплексов серы с элементами I группы (подгруппа меди) в кремнии и уточнение роли комплексов, ТЗД и БДП на деградацию свойств кремния.
Научная новизна. В работе вперзые исследована возможность образованна тнмичееки связанных комплексов между серой и элементами I группы (подгруппа меди) и изучена кинетик? образования таких комплексов при различных температурах:
определены оптимальные технологические условия таких комплексов, при этом установлено, что взаимодействие серы с золотом происходит в процессе легирования, а с медью и с серебром в процессе последующего термоотжьта;
показане, что при оптимальных условиях комплексообразования удается полностью нейтрализовать' как серу, так-и элементы I группы и восстановить злектроб инические параметры исходного материала;
впервые изучено влияние комплексов серь, и элементов I группы (подгруппа меди) на скорость генерации и накопление термодоноров в кремнии. Показана возможность полного подавления образования термодоноров ( при 450С);
изучено влияние наличия элементов I группы (подгруппа меди) на термозакалочные дефекты и термодоноры в кремнии;
предложена модель структуры образуемых комплексов и механизм комплексообразования.
Практическая ценносъ работы. Результаты исследований позволили разработать следующее: -
- способ полного подавления термодоноров, образующихся
при 450С в кремнии; г
-способ стабилизации элетрофизических и рекомбинацион-ных параметров кремния в широком интервале термоотжига; -способ полной нейтрализации элементов I группы в кремнии.
Заидацаемые положения. Наблюдаемое снижение концентрации элехтроактивных атомос серы и элементов I группы (подгруппа меди) в Si при определенных ;-..: овиях отжига обусловлены образованием зг.тсгронейтральных, химически связанных комплексов между центрами замещения серы и центрами внедрения элементов I группы (подгруппа меди);
для каждого элемента первой группы ( подгруппа меда) з кремнии имеет место определенный интервал температур отжига, при кэтояо:.' они наиболее эффективно взаимодействуют с серой. При этом имеется четкая корреляция между температурой наиболее эффективного взаимодействия и термодинамической энергией Гиббса соответствующих сое-дішенин.а.природе; _-
эя .ктронейтральные, химически связанные комплексы серы с элементами I группы (подгруппа меди) стабильны до температуры эффективного компле.ссообразозаиия:
- наблюдаемые повышения концентрации генерируемых, тер-
иодоноров типа ТД-1 в кремнии а условиях насыщения его
ГЗД - и - БД П - обусловлены образованием- зігектртактнаньк
-хшилекссв. БДП-афсновыми цриліесяші;
наблюдаемое подавление генерации термодефектов типа СД=І в уаі.саі4яхласьіщеішя.2;і2іа^лнеіїхральньімі^хії>/цмесісн.. :зяза.:< ы:.!й комплексами серы с элементами I группы июд-руппа мьд/-> з кремнии обусловлено стабилизацией соетоя-шй 5ДП в крї-сгаллическон решетке в процессе зысекотем-іературного отжига.
Апробация работы. Основные результаты работы доклады-іались на первой Национальной конференции "Дефекты в юлупроводниках" (Санкт Петербург, апрель-май, "1992 г.), на іеспубликанской научной конференции " Актуальные проблемы полупроводниковых структурных элементов"(Фергака, 4-25 декабрь, 1992 г.), на отчетной научной конференции рофессорско-преподавательсхого состава ТашГТУ по ито-ам научно-исследовательских работ (Ташкент, і 991-1993 гг.), а отчетной научной конференции профессорско-преподаза-ельского состава СамГУ по итогам научно-исследозат'пь-ісих работ (Самарканд, 1993-1996 гг.), на научном семинаре афедпы "Физическая, электроника и михроэлектроннные риооры" ТашГУ им. А.Беруни, на паучком семинаре кашед-ы "Физика твердого "ела '' СамГУ нм.А.Навок, на научном эмннар ФТИ- АН- Р-Уз.- и- на- семинаре кафедры 'Физика-олупроводниксв и диэлектриков'' ТашГУ пы. М.Улгтбека
Публикации. По теме диссертации опубликованы 12 статей и 4 тезиса докладов.
Структура и «бьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти ,.)ав и заключения. Основной текст диссертации изложен ка 146 страницах машинописного текста, включая 16 рисунков, 29 таблиц и 97 даименований библиографии.
