Диссертация (1149284), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Корреляционная процедураРеализация метода DLTS заключается в получении температурного спектра,являющегося результатом свёртки, исходной релаксации и некоторой весовой функции.Выбор весовой функции играет решающую роль, определяя чувствительность иразрешающуюспособностьметода[187;188].Максимальнуючувствительностьобеспечивает весовая функция, соответствующая сигналу исходной релаксации, то естьW(T)~exp(-T/τ). Максимальная разрешающая способность достигается использованиемвесовых функций, построенных по алгоритму Гавер-Стефеста [188], который позволяетсконструировать функцию, являющуюся фильтром высокого порядка.Наиболее простой и распространённой является функция двухстробного интегратора(Double Box-car).

Данная функция делает выборку из релаксации по двум временным точкам,а результирующий сигнал является разницей между этими двумя выборками. Таким образом,для простого случая сигнала от точечного центра с экспоненциальной релаксацией:t1S (T )  C (t1 )  C (t 2 )  C0 e  (1  et)Максимум сигнала соответствует значению τ, при котором производная S’(T) обращается внуль: max В нашем случае, отношениеt2 5, 2t1ttln( 2 )t1фиксировано, откуда:  max  2, 53  t1 .

ИзменяяT1=0,02..100 мс, можно построить зависимостьq1от, которая в простейшем случае2kTTпредставляет собой прямую, тангенс угла наклона которой даёт значение энергии(энтальпии)процесса ионизации, а отсечка (β) экспериментальной прямой и оси абсцисс может бытьиспользовано для нахождения сечения захвата носителя67 n, p exp(   ). n, pИспользование фиксированного значенияt1позволяет получать спектры, в которыхt2величины амплитуд соответствующих пиков совпадают, а величина S max (T )  0,54  С0 .3.7 RBA-процедураНепосредственно после гидрогенизации весь вошедший в кристалл водород сосредоточен вузкой приповерхностной области.

Благодаря своей реакционной активности водород,образует комплексы с мелкой легирующей примесью XH, тем самым нейтрализуя её. Данныекомплексы стабильны при комнатной температуре, но начинают распадаться уже принезначительном нагреве (T~60°C). Свободный водород, образовавшийся в результатедиссоциации XH, начинает диффундировать, что проявляется в размытии исходногоXH- профиля. Если в процессе нагрева к кристаллу приложить внешнее электрическое поле,то свободный водород, имеющий электрический заряд, будет увлекаться полем вглубьобразца.Рис.20Изменениеконцентрациипрофилямелкойнекомпенсированнойпримесибора в p-Si до (U) и после (B)6часовойкипящей[69].гидрогенизациидеионизованнойКривыевH2Oдемонстрируютуменьшение концентрации B засчётинжекцииводородаиобразования нейтральных BH-пардлякристалловсразличнойстепенью легирования.Процедура отжига в присутствии внешнего электрического поля, создаваемогоприложением обратного смещения, как уже упоминалась в п 2.6.2, далее будем называть еёRBA-процедура.

В настоящей работе RBA-процедура проводилась для диодов Шоттки, то68есть для структур с барьером Шоттки. Таким образом, RBA-процедура позволяет управлятьпрофилем распределения концентрации XH, максимум локализации которого послепроведения процедуры будет соответствовать краю ОПЗ, где внешнее поле обращается вноль.Мониторинг концентрации XH-пар осуществляется при помощи измерения ВФХ.Концентрация XH-пар на единицу площади определялась путём интегрирования разницыисходного профиля и профиля после проведения соответствующей RBA-процедуры. НаРис.20 и Рис.21 представлены примеры профилей, полученных ВФХ-профилированием длялегированного бором p-Si [163; 189].б)а)Рис.21 Изменение профиля некомпенсированной легирующей примеси в результате проведенияRBA-процедуры при 80℃ для легированного B p-Si, подвергнутого предварительной обработке вH-плазме.

a) Зависимость распределения от величины обратного смещения после 16 часовой RBAпроцедуры[189].б)Зависимость,отображающаяпроцессперемещенияводородаизприповерхностной области на край ОПЗ со временем при обратном смещении 60 В [163].3.8 Спектроскопия комбинационного рассеянияСпектроскопия комбинационного рассеяния (КР) – вид спектроскопии, основанный надетектировании сдвига длины волны падающего света в результате его неупругого рассеянияна молекулах или молекулярных комплексах исследуемой системы.

Различают две сериилиний КР: стоксовые – переход молекулы с нижнего колебательного уровня на верхний, что69приводит к уменьшению частоты падающего света; и антистоксовые – переход молекулы сверхного колебательного уровня на нижний, соответственно приводит к увеличениючастоты. Обе серии дублируют друг друга, и поскольку интенсивности зависят от исходнойзаселённости колебательных уровней, то при анализе КР спектра можно ограничитьсярассматрением одной из них.

При относительно не высоких температурах преобладаетзаселённость нижних уровней, и интенсивности стоксовых линий значительно превосходитсоответствующие интенсивности антистоксовых, в связи с чем последние, как правило, непринимаются во внимание.Отличие природы КР рассеяния от упоминаемого ранее ИК поглощения заключается втом, что в первом случае вклад в сигнал дают колебания связей, при которых происходитизменение поляризуемости, а во втором – изменение её дипольного момента связи. При этомколебательные состояния, обнаруживаемые обоими методами, идентичны и отличаютсятолько интенсивностью соответствующих сигналов. Таким образом, КР и ИК являютсявзаимодополняющими методами.В настоящее время активно развиваются вариации КР техники с использованиемэффектов поверхностного усиления КР (Surface-enhanced Raman spectroscopy [190]) иинтерференционного усиления КР (Interference-enhanced Raman scattering [191]).

Данныетехники предназначенных в первую очередь для исследования многослойных покрытий итонких плёнок на разного рода подложках.Результаты, приводимые в настоящей работе, были получены с помощью комплексалюминесцентнойирамановскоймикроспектрометрииNT-MDTNtegra(линейно-поляризованный лазер, 35 мВт, 633 нм) в РЦ «Центр диагностики функциональныхматериалов для медицины, фармакологии и наноэлектроники» и спектрометре BRUKERSenterra (линейно-поляризованный лазер Nd лазер, 20 мВт, 532 нм) в РЦ «Оптические илазерные методы исследования вещества». Реализуемая геометрия – рассеяние назад.Диапазон измерений: 0-4000 см-1.

Все измерения проводились при комнатной температуре.704. Особенности низкотемпературной миграции водорода через интерфейс сращенныхпластин (СП).Процесс взаимодействия водорода с дислокациями условно можно разделить на двестадии: миграция из объёма полупроводника к дислокациям и взаимодействие сэлектронными состояниями, расположенными вблизи ядра дислокации. Как уже неоднократно отмечалось выше, первая стадия является плохо изученной, как следствиетеоретические и тем, более экспериментальные данные крайне скудны.

И именнорассмотрению процессов, сопутствующих миграции водорода к СП интерфейсу и через негои будет посвящена данная глава.Основные экспериментальные результаты, представленные здесь, получены изанализа ВФХ-профилей до и после проведения различных RBA-процедур, откуда выделеныосновные особенности и проведены оценки некоторых параметров, характеризующихпроцесс миграции.Шоттки диоды, используемые в данной главе, изготовлялись ионным распыление Tiмишени. Как будет показано в последнем разделе работы, при таком способе напыленияобразуются дефекты в узкой нанометровой приповерхностной области.

Однако наличие этихдефектов никак не влияло на результат измерений ВФХ-профилирования на глубинах более1 мкм. RBA-процедуры проводились в криостате наливного типа (диапазон температур340-380 K, смещения 0-30 В). По завершению каждого из шагов образец погружался вжидкий азот для максимально быстрой остановки диффузии H+.4.1 Гидрогенизация. Демонстрация процесса.Как было показано в п. 3.5, ВФХ позволяют рассчитать и построить профильнекомпенсированной легирующей примеси для приповерхностной области кристалла.Область исследования по глубине определяется диапазоном изменения положения края ОПЗ,который зависит от степени легирования кристалл, внешнего смещения и от процедурыизготовления Шоттки-диода (величины барьера Шоттки). Здесь и далее приведенырезультаты расчётных профилей, полученных из ВФХ при комнатной температуре, прикоторой основная легирующая примесь полностью ионизована.Для демонстрации того, что ЖХТ гидрогенизация из раствора имеет место дляисследуемых структур СП p-Si, на Рис.22 приведён результат первичной и повторной71гидрогенизации.

Первичная гидрогенизация есть результат травления исходной пластины врастворе HF (49, 25%) : H 2O( Д .)[1:10] , после чего следовало изготовление Шоттки диода,электроннымиспарениемTiизуглеродноготигля,ипроведениетрёхчасовойRBA-процедуры (-10 В и температуре 380 K – синяя кривая Рис.22). Повторнаягидрогенизация – результат повторного травления той же пластины в раствореHF (49, 25%) : H 2O ( Д .)[1:10] .

После повторного травления на месте прежнего контактаформировался новый диод (меньшего диаметра). Качество совмещения контактов можнооценить по совпадению профилей до и после повторной гидрогенизации (синяя и краснаякривые Рис.22). Построение ВФХ-профиля после повторной трёхчасовой RBA-процедуры(-3 В и температуре 380 K – зелёная кривая Рис.22) позволяет выявить новую порциюводорода в объёме. Количество водорода, выявленного после повторной RBA-процедуры,составляет 25-30% от количества, введённого при первичной гидрогенизации.

ПричиныКонцентрация {Na-Nd}, см-3такого несоответствия будут обсуждаться ниже в пп. 4.2 и 4.4.1.2x10151.0x10158.0x10Исх.RBA I (380K, -10В,1ч)RBA I+ (380K, -10В,1ч)RBA II (380K, -5В,1ч)140246Глубина, мкмРис.22 Профили концентрации некомпенсированной легирующей примеси, вычисленные из ВФХпосле проведения первичной и вторичной RBA-процедур. (СП, αtw=2,9°). На подписях к рисункууказаны условия проведения соответствующих RBA-процедур.РассмотримсамиВФХ-профилидоипослепроведенияRBA-процедуры.Непосредственно после ЖХТ гидрогенизации HF (49, 25%) : H 2O( Д .)[1:10] на профилеконцентрации некомпенсированной легирующей примеси контрольных бездислокационных72образцов (чёрная кривая Рис.23б), наблюдается резкий провал в окрестности 2-3 мкм.

Характеристики

Список файлов диссертации