Особенности дефектообразования в ионноимплантированных слоях арсенида галлия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Комарницкая, Елена Александровна

• Комарницкая, Елена Александровна
• кандидат физико-математических наук
• 2000

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Комарницкая, Елена Александровна

Выводы

В диссертационной работе представлены результаты комплексного структурного исследования ионноимплантированных слоев арсенида галлия. Показано, что

1) профиль деформации кристаллической решетки ионноимплантированных слоев можно использовать для восстановления профиля концентрации радиационных дефектов в этих слоях;

2) использование рентгеновской дифрактометрии высокого разрешения в трехкристальной схеме дифракгометра, позволяющей разделить когерентное рассеяние кристаллической структурой и некогерентное (диффузное) рассеяние локальными структурными нарушениями, можно рекомендовать для диагностики ионноимплантированных слоев.

Обнаружено, что

3) уже в процессе имплантации ионов примесей в слои арсенида галлия при температурах близких к комнатной реализуются два преобладающих механизма релаксации радиационных дефектов: аннигиляция собственных вакансионных и межузельных дефектов в подрешетках, обусловленная радиационно-стимулированными диффузными процессами, и сток точечных дефектов на физическую поверхность подложки; роль того или иного механизмов зависит от глубины залегания максимума профиля распределения концентрации дефектов в ионнонарушенном слое;

4) сток точечных дефектов межузельного типа на поверхность кристалла меняет соотношение концентраций дефектов вакансионного и межузельного типов; с увеличением дозы имплантированных ионов кремния в арсенид галлия соотношение концентраций вакансионных и межузельных дефектов растет, поэтому несмотря на увеличение общей концентрации точечных дефектов в ионноимплантированном слое, деформация решетки может не возрастать; профили деформаций в слоях арсенида галлия, имплантированных с отличающимися в 10 раз дозами ионов кремния, близки;

127

5) в процессе имплантации ионов кремния в арсенид галлия с малой энергией у поверхности подложки формируется слой, обогащенный вакансиями; толщина его растет при отжиге; это свидетельствует о том, что сток вакансионных дефектов на поверхность происходит существенно медленнее;

6) при создании имплантированных слоев арсенида галлия при малых энергиях имплантации на форму профиля распределения примеси после отжига оказывает существенное влияние наличие слоя, обогащенного вакансиями;

7) в процессе активирующего отжига ионноимплантированных слоев арсенида галлия при существенной роли поверхности в восстановлении структуры неравновесные ассоциации точечных дефектов могут при сравнительно небольших пересыщениях растворяться, а при больших развиваться в дислокационные петли; результаты измерения диффузного рассеяния рентгеновских лучей подтверждаются данными просвечивающей электронной микроскопии;

8) при имплантации ионов примесей с малой энергией и с ориентацией подложки относительно падающего пучка ионов, уменьшающей вероятность каналирования, приближение аморфного тела для восстановления профиля распределения радиационных дефектов описывает структуру ионномиплантированных слоев арсенида галлия, с ростом энергии имплантации приближение аморфного тела перестает работать, на распределение концентрации точечных дефектов сказывается кристалличность подложки, вследствие чего проявляются процессы каналирования, приводящие к уменьшению общего количества радиационных дефектов;

9) при энергиях имплантации ионов бериллия выше 150 кэВ концентрация радиационных дефектов в слоях арсенида галлия уменьшается.

128

Л итератуpa

1. Стрельченко С.С., Лебедев В.В. Соединения AmBv. Справочник. -М.: Металлургия, 1984.

2. Мильвидский М.Г., Плевин О.В., Сахаров Б.А. Физикохимические основы получения разлагающихся полупроводниковых соединений. -М.: Металлургия, 1974.

3. Reyhaud F., BLegres-deMauduit //Rad. Def.- 1996.-V. 88. - № 1/2. - P.1-16.

4. Вавилов B.C.// Успехи физических наук. -1997. - T.167.- № 4. -C.407-412.

5. Мильвидский М.Г. Полупроводниковые материалы в современной микроэлектронике. -М.: Наука, 1986.

6. Вавилов B.C. Ионная имплантация в полупроводники и другие материалы. // Новости физики твердого тела. Выпуск 10. -М: Мир, 1980, 330с.

7. Хирвонен Д.К. Ионная имплантация. -М: Металлургия, 1985, 391с.

8. Дункан У., Уэстделл Дж. Арсенид галлия в микроэлектронике. -М.: Мир, 1988, 77 с.

9. Ichimura М., Usami A., Wada Т.// Modelling Sirnul. Maier. Sei. Eng. -1993. -V.1. -P.529-538.

10. Мейер Дж., Эриксон Л., Дэвис Дж. Ионное легирование полупроводников. -М.: Мир, 1973.

11. Понамарев К.В., Коржавый П.А., Векилов Ю.Х. // Ф.Т.Т. - 1997. - Т.39. - № 2. - С. 264-267.

12. Зорин Е.И., Павлов П.В., Тетельбаум Д.И. Ионное легирование полупроводников. -М.: Энергия, 1975,129с.

13. Вильяме Дж.С., Поут Дж.М. Ионная имплантация и лучевая технология. -Киев: Наукова Думка, 1988,158 с.

14. Lindhard J., Seharff М., Shhiott Н. // Mat.-Fys. Medd. - 1963. -V.33. -№ 14. -P. 673680.

15. Курносов А.И., Юдин B.B. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.-М.: Высшая школа, 1979.

16. Лейман К. Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов. -М.: Атомиздат, 1979,296 с.

129

17. BrersackJ., Hullmark L.//Nucl. Instrum. Methods. -1980. -V.174. -P.257-263.

18. Ziegler J.F., Biersack J.P. The Stopping and Range of Ions in Solids. -New York: Pergaman Press, 1985, 375p.

19. Ланг Д. Точечные дефекты в твердых телах. -М.: Мир, 1979,187с.

20. Батурин В.Е., Ковальчук М.В., Ковьев Э.К. и др. // Кристаллография. -1977. -Т.22. -№ 1. -С.144-148.

21. Болтакс Б.И. Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках. -Л.: Наука, 1972.

22. Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. -М.: Металлургия, 1984.

23. Анастасьева H.A., Степанцова И.В., Морозов А.Н. и др. // Высокочистые вещества. -1989. -№ 5. -С.62-65.

24. Бублик В.Т., Морозов А.Н., Ковальчук И.А. и др.// Электронная техника. Сер. 6. Материалы. - 1983. -№ 5. - С.45-49.

25. Морозов А.Н., Мильвидская А.Г. и др.// Изв. АН СССР. Неорганические материалы. -1989. -Т.25. -№ 8. - С.1249-1252.

26. Ascheron С. et al.// Nucl. Instrum. Methods В. -1993. -V.80/81. -P. 3-12.

27. Бублик B.T., Мильвидский M.Г.// Материаловедение, 1997, -№ 1, С.21-29.

28. Willis J.R., Bullough R., Stoneham A.M.// Phil. Mag. A, 1983, 48, N1, P.95-107.

29. Дышеков A.A., Хапачев Ю.П.// Металлофизика. -1986. -Т.8. -№ 6. -С. 15-21.

30. Лидер В.В., Чуховский Ф.Н., Хапачев Ю.П. и др. // Физика твердого тела. -1989. -Т.31. -№ 4. -С.74-81.

31. Вавилов B.C., Кив А.Е., Ниязова O.P. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках. -М.: Наука, 1981, 368с.

32. Бублик В.Т., Щербачев К.Д., Даричева О.Э. // Кристаллография. -1995. -Т.40. -№ 5. -С.868-876.

33. Инденбом В.П.// Письма в ЖТФ. -1979. -Т.5. -С.489.

34. Глинчук К.Д., Прохорович A.B.// Кристаллография. -1996. -Т.41. -№ 2. -С. 324 -327.

130

35. Ушаков Б.Б., Кравченко В.В., Науменков С.П. Радиационные нарушения в полупроводниках при ионной имплантации. // Физические процессы в микроэлектронике. Сб. научных трудов МИТХТ. -М., 1990, С.130-140.

36. Бублик В.Т., Евгеньев С.Б., Калинин A.A., Мильвидский М.Г. // Кристаллография. -1995. -Т. 40. -№ 1. -С.128-136.

37. Бублик В.Т., Щербачев К.Д. // Кристаллография. -1995. -Т.40. -№ 1. -С.122-127.

38. Бублик В.Т., Евгеньев С.Б., Калинин A.A., Мильвидский М.Г., Немировский A.B., Уфимцев В.Б.// Кристаллография, 1997, т.42, № 2, с.360-363.

39. Charniy L.A., MorozovA.N. е.а. // J. Cryst. Growth. -1992. -V.118. -P.163-172.

40. Бублик B.T., Кольцов Г.И., Немировский A.B., Юрчук С.Ю. // Известия ВУЗов. Материалы электронной техники. - 1998. -№ 2. -С.70-73.

41. Charniy L.A., Morozov A.N. е.а. // J. Cryst. Growth. -1992. - V.116. -P.362-375.

42. Dennis J.R., Hale E.B. //J. Appl. Phys.,V.49,1987, P.1119- 1127.

43. Бублик B.T. Специальные методы изучения и контроля структуры и свойств полупроводников и компонентов электронной техники. Диффузное рассеяние. -М.: МИСиС, 1990.

44. Мильвидский М.Г. Полупроводниковые материалы в современной микроэлектронике. -М.: Наука, 1986.

45. Афанасьев A.M., Александров П.А., Имамов P.M. Рентгеновская структурная диагностика в исследовании приповерхностных слоев монокристаллов. -М.: Наука, 1986.

46. Бублик В.Т. Основные принципы просвечивающей электронной микроскопии. -М.: МИСиС, 1970, 78 с.

47. Бублик В.Т., Дубровина А.Н. Методы исследования структуры полупроводников и металлов. -М.: Металлургия, 1978,271 с.

48. Klappe J.G.E., Fewster P.F.//J. Appl. Cryst. -1994. -V. 27. -P.103-110.

49. Wie C.R., Tombrello T.A., Vreeland J.II J.Appl.Phys. - 1986. -V.59. -№ 11. - P.3743-3746.

50. Afanasev A.M., Kovalchuk M.V., Kovev E.K. e.a. // Phys. Stat. Sol. (a). -1977. -V.42. -№ 1.-P.415-423.

131

51. Fatemi M., Thompson P.E., Chaudhuri J., Shah S.// J. Appl. Phys. -1990. - V.68. - № 8.

- pp.3964-3969.

52. Fewster P.F.// J. Appl. Cryst. -1992. -V. 25. -P.714-723.

53. Бублик B.1.H Высокочистые вещества. -1989. -№ 5. - С. 62.

54. Кривоглаз М.А. Дифракция рентгеновских лучей и нейтронов в неидеальных кристаллах. -Киев: Наукова думка, 1983, 407с.

55. Кютт Р.Н. Рентгеновская дифрактометрия реальной структуры монокристаллов и эпитаксиальных слоев на основе двумерного анализа интенсивности. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико - математических наук.

- Санкт - Петербург, 1995.

56. Ehrhart Р., Trinkaus Н„ Larson B.C. // Phys. Rev. В. - 1982. - V.25. - Р.834.

57. Бублик В.Т., Щербачев К.Д. // Кристаллография. -1994. -Т.39. -№ 6. -С.1105.

58. Charniy L.A., Scherbachev K.D., Bublik V.T. // Phys. Stat. Sol. (a). -1991. -V.128. -№2. -P.303-310.

59. Щербачев К.Д., Бублик B.T. // Заводская лаборатория. -1994. -T.60. -№ 8. -C.28-32.

60. Пинскер З.Г. Рентгеновская кристаллооптика. -М.: Наука, 1982.

61. Holy V., Wolf К., Kastner M., Stanzl H., Gebhardt W.// J. Appl. Cryst. -1994. -V. 27. -P. 551-557.

62. K.D.Chtcherbatchev, V.T.Bublik// lnst.Phys.Conf.Ser. -1997. -№ 160. - P.187-190.

63. Кютт P.H., Сорокин Л.М., Аргунова T.C., Рувимов C.C.// Физика твердого тела. -1994. -Т.36. -№ 9. -С.2700-2711.

64. Hart L., Fewster P.F., Ashwin M.J. e.a. // J. Phys.D: Appl. Phys. - 1995. - V. 28. - P. A154-A158.

65. Fewster P.F., Andrew N.L.// J. Phys. D: Appl. Phys. -1995. -V. 28. -P. A97-A103.

66. Fewster P.F.// J. Appl. Cryst. -1988. -V. 21. -P.524-529.

67. Fewster P.F., Curling C.G.// J. Appl. Phys. -1987. -V. 62. -№ 10. -P. 4154-4158.

68. Мильвидский M.Г., Шифрин C.C.// Кристаллография. -1984. -Т.29. -№ 2. -С.343 -347.

69. Марков A.B., Мильвидский М.Г., Югова Т.Г. // Кристаллография. - 1985. -Т.30. -№ 3. -С.535-538.

70. Мильвидский M.Г., Калинин A.A., Марков A.B., Шершаков А.Н. Физика кристаллизации.-Калинин, 1986.

71. Горелик С.С., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. Приложение. -М.: Металлургия, 1970,107с.

72. Афанасьев A.M., Чуев М.А., Ломов A.A. и др. // Кристаллография. - 1997. - Т.42. -№ 3. - С.21-29.

73. Corcoran S.F., Hunter J.L., Budrevich А. //Proc. 1998 Int. Conference on Ion Implant. Tech. - Kyoto, Japan, June 22-26,1998, P.452-460.

74. Хирш П., Хови А., Николсон P. и др. Электронная микроскопия тонких кристалов. -М.: Мир, 1968, 575с.

75. Прохоров В.И., Сорокин Л.М. // Приборы и техн. Эксперимента. -1973. -№ 3. -С.220-222.

76. Луфт Б.Д. Физико - химические методы обработки поверхности полупроводников. -М.: Радио и связь, 1982,136 с.

77. Бублик В.Т., Щербачев К.Д., Комарницкая Е.А., Пархоменко Ю.Н., Выговская Е.А., Евгеньев С.Б.// Кристаллография. -1999. -Т.44 -№ 6. - С. 1106-1112.

78. Бублик В.Т., Щербачев К.Д., Комарницкая Е.А. // Известия ВУЗов. Материалы электронной техники. -1998. -№ 4. -С.65-68.

79. Bublik V.T., Komarni'tskaia Е.А., Chtcherbatchev K.D., Evgen'iev S.B.// Proc. 1998 Int. Conference on Ion Implant. Tech. - Kyoto, Japan, June 22-26,1998, P.1109-1112.

80. Бублик B.T., Щербачев К.Д., Комарницкая E.A., Евгеньев С.Б.// Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Сер. Физика твердого тела. -1998. -Вып.2. — С.65-71.

81. Чарный Л.А. Особенности микродефектов в арсениде галлия, выявленные методом диффузного рассеяния рентгеновских лучей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук. - Москва, 1992.