Книги по разным темам Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 | 4 | 5 |

(17) kln[(n -d )/ ] З (17) виплива, що температура дисоцац прагне до 0 при наближенн клькост мсць в атмосфер до клькост домшкових атомв (2 n). Але саме у цй област застосування розподлу Больцмана да найбльшу похибку, оскльки при низьких температурах ма спостергатися помтне виродження.

На рис. 2 показано температурн залежност ступеня заповнення позицй в атмосфер, розрахован з застосуванням як статистики Ферм, так статистики Больцмана. В обох випадках для близьких значень n та d дисоцаця домшково атмосфери починаться при стотно нижчих температурах, нж це мало б бути згдно з (15). Проте переважна частка атомв домшки залишаться в атмосфер при температурах, що значно перевищують критичну, яка визначаться за формулою (17). Для аналтично оцнки температури дисоцац в област n ~ d необхдно домовитися вважати атмосферу насиченою, якщо частка зайнятих у нй позицй перевищу певне значення (), або, для малих концентрацй, якщо частка звТязаних в атмосфер атомв домшки перевищую певне значення (). В останньому випадку бльш коректно було б говорити про температуру виродження, а не температуру дисоцац.

4 3 2 0,0,0,400 500 600 700 Т, К Рис. 2. Температурна залежнсть частки зайнятих мсць в атмосфер при Еb = 1 еВ, = 51022, d = 11014, n = 11015 (1,3) та n = 1,11014 (2,4). Розрахунок здйснено з застосуванням статистик Больцмана (1,2) та Ферм (3,4).

Згдно з таким пдходом у раз n > d будемо вважати атмосферу насиченою, якщо кльксть розташованих у нй домшкових атомв n2 d (0 < 1). Ця умова виконуться [71] при температурах Eсв T T* =.

(18) k ln n - d n2/hd Складн системи процеси № 1- 2, Температура дисоцац, що визначаться виразом (18), залишаться достатньо високою (рис. 3) навть при n = d для = 0,9 - 0,999.

Формування насичено атмосфери можливим, якщо кльксть доступних для домшкових атомв мсць в атмосферах не перевищу загально клькост атомв домшки. Якщо ця умова не виконуться, наприклад у високочистих деформованих кристалах, атмосфера залишаться ненасиченою за будь-яких температур, але кльксть атомв домшки, що знаходяться поза нею при низьких температурах, буде малою. У цьому раз атмосфера не буде помтно впливати на рух дислокацй, але буде визначати термодинамчн властивост та рухливсть атомв домшки, а також впливати на властивост кристалу, що визначаються обТмною концентрацю домшки, яка утворю атмосферу.

4 Т, К Eb, еВ Рис. 3. Залежнсть температури дисоцац домшково атмосфери вд енерг звТязку домшок з дислокацями ( = 51022, d = 11014, n = 11014 (1, 2), 51014 (3,4)). Розрахунок за формулами 18 (1, 3: = 0,99) та 15 (2, 4).

При малих концентрацях домшки (n < d) ступен заповнення позицй усх типв малими за будь-яко температури, тому застосування статистик Больцмана й Ферм ма давати одн й т сам результати. РозвТязуючи систему:

n1 = 1 exp(- / kT) n = d exp((-Есв - ) / kT) (19) d n = n1 + nd отримумо [71], що для n < d температура дисоцац (виродження), нижче яко nd = n (< 1) атомв домшки звТязан в атмосфер дефекту, дорвню Eb Td =.

(20) kln (1-)d Тобто для заданого вона залежить лише вд частки позицй, що розташован поблизу дислокацй. З наближенням клькост атомв домшки до клькост доступних для них позицй в атмосфер необхдно застосовувати статистику Ферм. У цьому раз з (16) отримумо:

Складн системи процеси № 1- 2, Eb n + exp - = d, (21) 1- kT звдки Eb Td =.

(22) kln (1-)(d -n) На рис. 4 наведено температурн залежност частки атомв домшки в атмосфер, розрахован для d > n. У цьому раз також спостергаться стотне зменшення температури дисоцац (виродження) при d n.

1 2 0,0,0,T, K 400 500 600 700 800 Рис. 4. Температурна залежнсть частки домшкових атомв, що знаходяться в атмосфер при d = 11014, n = 11014 (1,2), 91013 (3), 11013 (4), 11012 (5). нш параметри вдповдають рис. 2. Розрахунок здйснено з застосуванням статистик Больцмана (2Ц5) та Ферми (1).

На рис. 5 наведено залежнсть температури дисоцац (виродження) вд клькост позицй в атмосфер за постйно концентрац домшки n = 11014 смЦ3. При малих значеннях d температура дисоцац наближаться до величини, яка визначаться виразом (15). В област d n спостергаться ризьке зменшення температури дисоцац, як це виплива з виразв (18, 22).

Нами було здйснено оцнювання значень енергй звТязку кисню, азоту та вуглецю з дислокацями у монокристалах кремню. Як вихдн застосовували експериментальн залежност [72] швидкост перемщення 60-градусных дислокацй вд величини напруження зсуву, отриман при температурах 875 - 1000 К напруженнях 2 - 30 МПа на кристалах, що мстили 1,51017 - 9,01017 смЦ3 кисню (1 група), близько 11017 смЦ3 вуглецю (2 група) або близько 51015 смЦ3 азоту (3 група). Для порвняння у ц робот було дослджено також високочист монокристали, отриман безтигельною зонною плавкою. Як температуру дисоцац домшково атмосфери ми брали температуру, за яко вказан вище залежност для кристалв, що мстили кисень, вуглець та азот, починали помтно вдхилятися вд таких самих залежностей для високочистих кристалв. Для кристалв першо групи з концентрацю кисню близько 7,51017 смЦ3 ц вдхилення зменшуються з зростанням темпера n2/n Складн системи процеси № 1- 2, тури, але залишаються значущими в усьому дослдженому дапазон температур. У всх зразках вдхилення зменшуються з зростанням напруження зсуву зникають при одному й тому самому значенн 20 МПа. Щльнсть дислокацй у [72] не вказана, але, враховуючи умови проведення експериментв та отримання зразкв, правомрно вважати, що умова d < N у даному раз виконуться температуру дисоцац атмосфери можна розрахувати за формулою (15). У кристалах, що мстять вуглець або азот, в усьому дослдженому дапазон температур вдхилення вд високочистих кристалв вдсутнми. Це да можливсть отримати верхн оцнки енергй звТязку з дислокацями: Есв 0,99 еВ для вуглецю Есв 1,2 еВ для азоту. Для кристалв з пдвищеним вмстом кисню при температур 920 К вдхилення вд високочистих кристалв спостергаються за концентрацй понад 2,51017 смЦ3. При нижчих значеннях концентрац залежнсть швидкост руху дислокацй вд напруження зсуву такою самою, як у високочистих кристалах. Це да можливсть отримати для енерг звТязку атомв кисню з 60-градусною дислокацю у кремн оцнку Есв 0,97 еВ, яка близькою до одержано у [73] величини ентальп захоплення кисню в областях з високою щльнстю дислокацй, яка дорвню 0,95 еВ.

lg (hd) 12 13 14 Рис. 5. Залежнсть температури дисоцац (виродження) домшково атмосфери вд клькост позицй в атмосфер. Енергя звТязку домшки з дислокацю: 0,5 еВ (1), 1,0 еВ (2), 1,5 еВ (3), 2,0 еВ (4).

Висновки 1. Сучасн технолог одержання монокристалв напвпровдникового кремню забезпечують можливсть вирощування умовно бездислокацйних кристалв, але при цьому так кристали мстять щльн дислокацйн петл (мкродефекти), а при наступних технологчних обробках вдбуваться утворення дислокацй, схдцв зсуву та нших дефектв дислокацйно природи, як стотно впливають на електрофзичн властивост готових приладв.

Тому проблема вивчення механзмв утворення, фзичних властивостей дислокацй та х взамод з домшками залишаться актуальною.

2. Проведений аналз даних про взамодю домшок з дислокацями вказу на недостатнсть та суперечливсть наявних теоретичних та експериментальних даних, яка значною мрою повТязана з великим рзноманттям типв дислокацй та наборв взамодючих з ними домшок у реальних кристалах кремню.

3. Температури дисоцац домшкових атмосфер на дислокацях стотно залежать вд спввдношення клькост домшкових атомв та клькост мсць для них поблизу дислока Температура дисоцац, K Складн системи процеси № 1- 2, цй, що необхдно враховувати при розробц технологй отримання та високотемпературних обробок слабколегованих кристалв тонких монокристалчних шарв кремню.

тература 1. Салли И.В., Фалькевич Э.С. Производство полупроводникового кремния. - М.: Металлургия, 1970. - 156 с.

2. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков.

- М.: Металлургия, 1988. - 574 с.

3. Нашельский А.Я. Технология полупроводниковых материалов. - М.: Металлургия, 1987. - 336 с.

4. Технология СБИС: В 2 кн. Кн. 1. Пер. с англ. / Под ред. С. Зи. - М.: Мир, 1986. - с.

5. Концевой Ю.А., Литвинов Ю.М., Фаттахов Э.А. Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур. - М.: Радио и связь, 1982. - 240 с.

6. Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в эпитаксиальных слоях полупроводников. - М.: Металлургия, 1985. - 160 с.

7. Федорова Т.Ф., Панасенко А.Г., Усков В.А. Структурные напряжения несоответствия в системе подложка - толстый эпитаксиальный слой // Известия АН СССР. Неорганические материалы. - 1987. - Т. 23, № 1. - С. 8 - 11.

8. Свойства полупроводниковых структур, сформированных на эпитаксиальных слоях Si:Ge / Борщенский В.В., Бринкевич Д.И., Петров В.В. и др. // Тезисы докладов 8-го координационного совещания по исследованию и применению твердых растворов кремний - германий, Ташкент, ноябрь 1991. - Ташкент: ФАН, 1991. - С. 19.

9. Палатник Л.С., Сорокин В.К. Материаловедение в микроэлектронике. - М.: Энергия, 1977. - 280 с.

10. Деформация автоэпитаксиальных слоев кремния, полученных методом жидкофазной эпитаксии / Захарова Т.А., Кунакина О.Н., Крюков В.Л. и др. // Электронная техника.

Сер. Материалы. - 1990. - N 1. - С. 53 - 56.

11. Исследование развития внутренних напряжений в кремниевых монокристаллических подложках при изготовлении кремниевых структур с диэлектрической изоляцией / Макара В.А., Новиков Н.Н., Шевченко В.Н. и др. // Диэлектрики и полупроводники. - Киев: Вища школа, 1980. - Вып. 18. - С. 76 - 84.

12. Salih A.S.M., Ryu J.S., Rozgony G.A. Extrinsic Gettering via Epitaxial Misfit Dislocations: Electrical Characterization // Journal of Electrochemical Society, 1986. - V. 133, N3. - P. 475 - 478.

13. Сорокин Л.М., Мосина Г.Н. Особенности распада твердого раствора кислорода в кремнии // Легированные полупроводники. - М.: Наука, 1975. - С. 96 - 99.

14. Базылева И.В., Булаев И.Ю. Дефектообразование в процессе получения кремниевых обращенных эпитаксиальных структур // Компоненты и материалы электронной техники. - Киев: УМК ВО, 1989. - С. 13 - 17.

15. Получение кремниевых обращенных эпитаксиальных структур с малодислокационным рабочим слоем / Галкин П.Н., Головко О.П., Токарев В.П., Бахрушин В.Е. // Цветные металлы. - 1992. - № 7. - С. 48 - 49.

16. Механизм образования линий сдвига в кремниевых эпитаксиальных структурах / Головко О.П., Базылева И.В., Токарев В.П., Галкин П.Н. // Диэлектрики и полупроводники. - Вып. 37. - Киев: Лыбидь, 1990. - С. 21 - 23.

17. Дефектообразование в процессе получения новых кремниевых композиций / Бахрушин В.Е., Базылева И.В., Булаев И.Ю. и др. // Электронная техника. Сер. Материалы, 1992. - Вып. 2Ц3. - С. 61Ц63.

18. Структурные превращения в кремнии в твердом состоянии / Таран Ю.Н., Куцова В.З., Узлов К.И. и др. // ДАН УССР. - 1987. - № 7, С. 81 - 83.

Складн системи процеси № 1- 2, 19. Структурные превращения при нагреве монокристаллов кремния / Глазов В.М., Кольцов В.Б., Тимошина Г.Г. и др. // Тезисы докладов I Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных монокристаллов кремния. - М.: МИСиС, 1996. - С. 45.

20. Влияние термообработки на электрофизические свойства кремния / Глазов В.М., Кольцов В.Б., Тимошина Г.Г. и др. // Тезисы докладов I Всероссийской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных монокристаллов кремния. - М.: МИСиС, 1996. - С. 46.

21. Влияние легирования на структуру и свойства полупроводникового кремния / Таран Ю.Н., Куцова В.З., Узлов К.И. и др. // Тезисы докладов II Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных монокристаллов кремния. - М.: МИСиС, 2000. - С. 110 - 111.

22. Бахрушин В.Е. Получение и физические свойства слаболегированных слоев многослойных композиций. - Запорожье: ГУ "ЗИГМУ", 2001. - 247 с.

23. Литовченко В.Г., Шаповалов В.П. Исследование процессов геттерирования в кремнии // Микроэлектроника. - 1988. - Т. 17, № 4. - С. 305 - 312.

24. Влияние собственных точечных дефектов на формирование структурных дефектов и оптически активных центров при отжиге кремния, имплантированного эрбием и диспрозием / Соболев Н.А., Шек Е.И., Емельянов А.М. и др. // ФТП. - 1999. - Т. 33, № 6. - С. - 659.

25. Дефектообразование при росте кремниевых многослойных эпитаксиальных композиций / Галкин П.Н., Головко О.П., Токарев В.П. и др. // Цветные металлы, 1990. - № 12. - С. 74 - 76.

26. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. - М.: Мир, 1984. - 475 с.

27. Шпейзман В.В. О движении дислокаций в монокристаллах кремния при комнатной температуре // Известия АН СССР. Сер. Физическая. - 1987. - Т. 51, N 4. - С. 768 - 773.

28. Gottschalk H., Alexander H., Dietz V. The Fine Structure of Dislocations in Silicon // Microsc. Semicond. Mater. 1987: Proc. Inst. Phys. Conf., Oxford, 6 - 8 Apr., 1987. - Bristol, Philadelphia, 1987. - P. 339 - 347.

29. Корбетт Дж., Бургуэн Ж. Дефектообразование в полупроводниках // В кн.

Точечные дефекты в твердых телах. - М.: Мир, 1979. - С. 9 - 162.

30. Heggie M., Jones R. Atomic Structure of Dislocations and Kinks in Silicon // Microsc.

Semicond. Mater. 1987: Proc. Inst. Phys. Conf., Oxford, 6 - 8 Apr., 1987. - Bristol, Philadelphia, 1987. - P. 367 - 374.

31. Динамические свойства дислокаций в термообработанных при низких температурах пластинах кремния / М.В. Меженный, М.Г. Мильвидский, В.Ф. Павлов, В.Я. Резник // ФТТ. - 2001. - Т. 43, № 1. - С. 47 - 50.

32. Постников В.С. Состояние и перспективы развития акустической спектроскопии // Внутреннее трение и тонкое строение металлов и неорганических материалов / Под ред.

Ф.Н. Тавадзе. - М.: Наука, 1985. - С. 5 - 19.

33. Дрожжин А.И., Антипов С.А. Дислокационные максимумы внутреннего трения в нитевидных кристаллах кремния // Релаксационные явления в твердых телах: Тезисы докладов школы-семинара. - Воронеж: ВПИ, 1993. - С. 4.

34. Капустин Ю.А. К природе высокотемпературного внутреннего трения в пластически деформированном монокристаллическом кремнии // Релаксационные явления в твердых телах: Тезисы докладов школы-семинара. - Воронеж: ВПИ, 1993. - С. 13.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 | 4 | 5 |    Книги по разным темам