Белорусский государственный университет Физический факультет Кафедра атомной физики и физической информатики Электрофизические свойства водородосодержащих доноров в субмикронных слоях кремния Магистерская диссертация Выполнил – магистрант Гиро А.В. Выполнил – магистрант Гиро А.В. Научный руководитель – канд. ф.-м. наук, доцент Покотило Ю.М. Научный руководитель – канд. ф.-м. наук, доцент Покотило Ю.М.

2 Содержание 1. Актуальность. Актуальность. 2. Поставленные цели. Поставленные цели. Поставленные цели. 3. Объекты и методика исследований. Объекты и методика исследований. Объекты и методика исследований. 4. Результаты. Результаты. 5. Выводы. Выводы.

3 Актуальность Модифицирование полупроводниковых материалов пучками легких ионов, в частности протонов, является одним из наиболее перспективных и бурно развивающихся в последние годы физико-технологических методов. Модифицирование полупроводниковых материалов пучками легких ионов, в частности протонов, является одним из наиболее перспективных и бурно развивающихся в последние годы физико-технологических методов. Интерес к протонам обусловлен широким контролируемым диапазоном обрабатываемых глубин материала (от 0,1 мкм до 1 мм) и отсутствием после протонного облучения сложных радиационных комплексов с высокой температурой отжига. Интерес к протонам обусловлен широким контролируемым диапазоном обрабатываемых глубин материала (от 0,1 мкм до 1 мм) и отсутствием после протонного облучения сложных радиационных комплексов с высокой температурой отжига. Разработка и широкое использование радиационных технологий в электронной технике свидетельствуют о высокой эффективности данных методов и являются результатом глубоких исследований физико-химических процессов, лежащих в основе радиационных методов легирования. Разработка и широкое использование радиационных технологий в электронной технике свидетельствуют о высокой эффективности данных методов и являются результатом глубоких исследований физико-химических процессов, лежащих в основе радиационных методов легирования.

4 Поставленные цели Идентификация дефектов, образующихся в кремнии после протонного облучения Идентификация дефектов, образующихся в кремнии после протонного облучения Исследования корреляции процессов формирования Н-доноров и радиационных дефектов в эпитаксиальном кремнии. Исследования корреляции процессов формирования Н-доноров и радиационных дефектов в эпитаксиальном кремнии. Выявление причины образования аномального пика в DLTS-спектре кремния, облученного протонами. Выявление причины образования аномального пика в DLTS-спектре кремния, облученного протонами.

5 Объекты исследований Для экспериментов использовались промышленные Pd-Si диоды Шоттки, изготовленные на эпитаксиальном n-кремнии с удельным сопротивлением 1,2 Ом·см. Для экспериментов использовались промышленные Pd-Si диоды Шоттки, изготовленные на эпитаксиальном n-кремнии с удельным сопротивлением 1,2 Ом·см. Образцы облучались ионами Н + с энергией 300 кэВ и дозой в интервале Ф= (1· ·10 15 ) см -2. Образцы облучались ионами Н + с энергией 300 кэВ и дозой в интервале Ф= (1· ·10 15 ) см -2.

6 Методика исследований Для нахождения параметров глубоких центров использовался метод DLTS. Отношение времен выборок составляло t 2 /t 1 =5, частота – 1 МГц. Напряжение смещения переключалось в диапазоне (0÷5) В, что соответствовало глубине сканирования базового слоя Х=(0,2÷2,1) мкм. Температурный диапазон сканирования – от 90К до 300К. Для нахождения параметров глубоких центров использовался метод DLTS. Отношение времен выборок составляло t 2 /t 1 =5, частота – 1 МГц. Напряжение смещения переключалось в диапазоне (0÷5) В, что соответствовало глубине сканирования базового слоя Х=(0,2÷2,1) мкм. Температурный диапазон сканирования – от 90К до 300К. Дополнительно применялся метод C-V-характеристик для нахождение высоты потенциального барьера в диоде Шоттки. Частота составляла 1,2 МГц. Дополнительно применялся метод C-V-характеристик для нахождение высоты потенциального барьера в диоде Шоттки. Частота составляла 1,2 МГц.

7 Результаты (DLTS) Спектры DLTS образцов, облученных протонами, γ -квантами и после комплексного облучения. На спектрах можно выделить 3 пика.

8 Результаты (кривые Аррениуса) Благодаря кривым Аррениуса находим параметры дефектов для трёх пиков, что позволяет сделать предварительную идентификацию данных дефектов.

9 Результаты (параметры дефектов) Номер пика Энергия активации, эВ Сечение захвата электронов, см 2 Температура отжига, 0 С Предполагаемый тип центра I0,16 1,6· А-центр (V-O) II0,31 1,7· V-O-H центр III0,44 1,7· Е-центр (V-P)

10 Результаты (обеднённый слой) Зависимость толщины обеднённого слоя исходного образца и образца, подвергшегося облучению протонами с энергией 300 кэВ. Отжиг производился изохронно, 20 минут, шаг – 50 0 С

11 Результаты (DLTS) Спектры DLTS образца после отжига при С при разных временах съёмов. Здесь мы наблюдаем положительный пик

12 Результаты (DLTS) Спектры DLTS образца после отжига при С при разных временах съёмов. Здесь мы наблюдаем отрицательный (аномальный) пик.

13 Результаты (C-V) C помощью метода C-V-характеристик находим высоту потенциального барьера в диоде Шоттки.

14 Выводы Были идентифицированы дефекты в кремнии, возникающие при облучёнии протонами и γ-квантами. Были идентифицированы дефекты в кремнии, возникающие при облучёнии протонами и γ-квантами. Было установлено влияние водорода на формирование данных дефектов: внедрённый водород не влияет на поведение Е- центров, однако оказывает существенное влияние на А-центры и центры V-O-H. Было установлено влияние водорода на формирование данных дефектов: внедрённый водород не влияет на поведение Е- центров, однако оказывает существенное влияние на А-центры и центры V-O-H. Была показана связь между формированием водородосодержащих доноров и радиационных дефектов при высоких температурах отжига. Была показана связь между формированием водородосодержащих доноров и радиационных дефектов при высоких температурах отжига. Была выявлена природа образования аномального пика, возникающего в результате отжига при С. Была выявлена природа образования аномального пика, возникающего в результате отжига при С.

15 Спасибо за внимание