Диссертация (1149284), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Такоепадение концентрации акцепторов объясняется тем, что введённый из раствора H+ проникаетдостаточно глубоко, образуя нейтральные BH-пары в приповерхностной области.В случае диодов, сформированных на базе кремния с СП интерфейсом, профилиимеют занижение концентрации в приповерхностной области [192]. Однако наблюдаемаяособенность гораздо менее выражена в сравнении с контрольным образцом, локализована вокрестности 1-1,5 мкм, а самое главное, остаётся практически неизменной и послепроведения RBA-процедуры (Рис.23а). Последнее указывает на то, что она обусловлена,скорее,наличиеминтерфейсакактакового,возможно,локальнымуменьшениемконцентрации акцепторов вблизи него, но никак не BH-парами.4.2 Эволюцияэксперимент)ВФХ-профилейпослепроведенияRBA-процедур(«Моно-RBA»На Рис.23 изображены результаты трёхчасовых RBA-процедур при температуре380 K с использование различных обратных смещений (0-30 В) для серии образцов с СПинтерфейсом и без него.
Для каждой RBA-процедуры изготовлялся свой Шоттки диод наотдельном кусочке кремниевой пластины. Результаты, полученные при одних и тех жеусловиях (напряжении смещения, температура и время отжига), имели хорошуювоспроизводимость для всех образцов.В результате термически активированной диссоциации ВН-пар и последующегодрейфа H+ в объём кристалла при RBA-процедуре (цветные кривые Рис.23б), наблюдаемыйдля контрольных образцов непосредственно после гидрогенизации резкий завал профиля вокрестности 2-3 мкм пропадает, и концентрация некомпенсированной легирующей примесивосстанавливается до уровня исходной пластины. При снижении температуры до 300 Kпроисходит образование новых BH-пар, что проявляется в виде провала на соответствующихВФХ-профилях.
Минимум концентрации приходится на положение края ОПЗ при каждомконкретном значении величины обратного смещения, используемого при проведении RBAпроцедуры. Какой-либо разницы в количестве BH-пар при увеличении обратного смещениявыявить не удалось, оно приводит только к увеличению глубины проникновения H+ за счётдрейфа. То есть при проведении RBA-процедуры водород из приповерхностной областиполностью единым фронтом перемещается вглубь пластины к краю ОПЗ.731.0x10158.0x1014Исх.0В-1В-5В-10В-20В-30В6.0x10144.0x10142.0x10141RBA: 380K, 3 часа234Контрольные tw=00)151.4x10-31.2x10СП (tw=2,9o)15Концентрация (Na-Nd), смКонцентрация (Na-Nd), см-31.4x1015567Исх.0В-1В-3В-5В-10В-20В-30В151.2x10151.0x10148.0x10146.0x10144.0x10142.0x108RBA: 380K, 3 часа1234Губина, мкм5678910Губина, мкмб)10Концентрация {BH}x10 , см-2а)35302520151050tw=2,4otw=2,9otw=3,7otw=4,7otw=4,3otw=0-505101520Смещение, В2530в)Рис.23 Профили концентрации некомпенсированной легирующей примеси, вычисленныеиз ВФХ после проведения соответствующих RBA-процедур.
а) серия образцов с СП интерфейсом(СП, αtw=2,9°); б) серия контрольных образцов (СП, αtw=0°) в) Сводные результатыдемонстрирующие количество, выявленного в результате RBA-процедур водорода, для всех серийиимеющихсяразориентацийсоответствующих рисунках.СП.УсловияпроведенияRBA-процедурыуказанына74Оценить степень нейтрализации приповерхностной области после гидрогенизацииможно исходя из полного количества BH-пар, выявленных в результате RBA-процедуры. Этувеличину можно найти, интегрированием по всей глубине разницы исходной концентрации(Na≈1,2×1015 см-3) и концентрации некомпенсированных акцепторов после RBA-процедуры, внашем случае это эквивалентно интегрированию разницы профилей до и после RBA.Проведённая таким образом оценка даёт для контрольных образцов значение концентрацииBH-пар на единицу площади на уровне 3×1011 см-2.
Учитывая, что весь детектируемыйводород изначально был локализован в приповерхностной области, толщиной DH около2,5 мкм,тостепеньнейтрализацииможноопределитькакNd1, 2 1015 см 3, что соответствует значению близкому к 80%. BH DH 3 1011 см 2 2, 5 10 4 смДляобразцовсСПинтерфейсомкартинакардинальноотличается.Приповерхностный «завал» на профиле, наблюдаемый после гидрогенизации, остаётсяпрактически неизменным и после разного рода температурных обработок, что подтверждаетпредположение о том, что он не связан с нейтрализацией водородом легирующей примеси.Также здесь наблюдается ярко выраженная зависимость количества, выявленного врезультате RBA-процедуры водорода, от обратного смещения.
Данная зависимостьизначально была принята за влияние угла разориентации СП [29] на «проницаемость» ДС,однако позже была установлена ошибочность этого предположения.Сводные результаты для контрольных образцов и СП для всех разориентацийпредставлены на Рис.23в. Из Рис.23 видно, что количество выявленного водорода вбездислокационных образцах и образцах с интерфейсом СП близки друг другу. Приведённыена Рис.23в результаты указывают на отсутствие какой-либо зависимости величины,выявляемых в объёме ВН-пар, от плотности винтовых дислокации интерфейса СП.
Этот фактможет быть объяснён участием в процессе только дислокаций с краевой компонентой,которые обеспечивают компенсацию наклона СП, который примерно одинаков для всехпластин. С другой стороны, близость значений количества водорода в дислокационных ибездислокационных образцах может свидетельствовать о том, что это количество ограниченоустановлением равновесия между процессом поставки протонов из раствора и их обратнойдиффузией.75Для СП зависимость выявленного водорода от обратного смещения при проведенииRBA-процедур может быть с хорошей точностью аппроксимирована кривой видаy(x)=a0(1-exp(-0,08∙V)), что отображено на рисунке в виде красной линии, где a0≈2×1011 см-2.Следует отметить, что данная кривая не выходит на насыщение, что, в свою очередь, можетсвидетельствовать о неполном выходе водорода с ДС в проведённом эксперименте. Значениепараметра a0≈2×1011 см-2 может рассматриваться как оценка нижней границы общегоколичества проникшего в кристалл с интерфейсом СП H+ в процессе гидрогенизации.Полное же количество, помимо определённой нами величины должно включать в себясильносвязанный водород, оставшийся на интерфейсе СП (о нем будет говориться ниже).Таким образом, установлено, что СП интерфейс препятствует проникновениюводорода в объём кристалла в процессе ЖХТ гидрогенизации, при этом экстракция H черезСП возможна при повышении температуры с приложенным обратным смещением – приRBA-процедурах.
Откуда можно сделать заключение о том, что после ЖХТ гидрогенизациивесь проникший в кристалл H+ аккумулируется где-то в верхнем тонком слое СП. С другойстороны, выявляемая в результате RBA-процедуры величина 2×1011 см-2, не может бытьобеспечена ВН-парами в 170 нм верхнем слое (Ndxi=1,2∙1015 см-3 ×0,17∙10-4 см ~ 2×1010 см-2).Такое огромное несоответствие указывает на то, что основная часть водорода послегидрогенизации сосредоточена непосредственно на ДС и в её окрестности.Проведём оценку коэффициента сегрегации водорода в окрестности интерфейса СПисследуемых образцов.
Схему распределения водорода, вошедшего в кристалл при ЖХТпредставим, как это изображено на Рис.24. Согласно приведённой выше оценке BH- парыспособны обеспечить захват только 2×1010 см-2 ионов H+, а основная часть >1,8×1010 см-2должна быть локализована в окрестность СП интерфейса.Для простоты будем считать, что распределение водорода, захваченного на интерфейс(Hi) имеет форму меандра с шириной di. Тогда коэффициент сегрегации (K), может бытьопределён по формуле =/, где неопределённым остаётся параметр di. Оценка«сверху» для величины параметра di, может быть произведена, опираясь на данные ВИМСпрофилирования в окрестности ГРЗ (Рис.10) [149]: откуда di ~100 нм, а K~20, что находится всогласии с экспериментально найденным значением K≈24. С другой стороны, болеелогичным выглядит связать параметра di с полем упругих деформаций, вызванным наличиемДС, которое распространяется на расстояния порядка междислокационного в сетке, то есть76не более 10 нм от ядра дислокации, и как результат, соответствующий коэффициент можетоказаться K~100.Рис.24 Схема распределения водорода вкремнии,содержащегоинтерфейссращенных пластин после гидрогенизации.ВН – водород, захваченный на акцепторы втонком верхнем слое между поверхностью иинтерфейсом, Hi – водород, захваченный наСП интерфейс и в его окрестностях.
xi –глубиналокализацииинтерфейса,di–эффективной значение области захвата H наинтерфейс.4.3 Зарядовое состояние водорода на СП интерфейсеНаличие и перемещение заряженных частиц (H+) в приповерхностной области должносопровождаться изменением значения диффузионного напряжения (Vd) исследуемойструктуры [193]. Его значение можно определить как отсечку, полученную приинтерполяции зависимости 1/С2(V) на ось абсцисс. В случае идеального диода Vdхарактеризует изгиб зон в отсутствии внешнего смещения и определяется величинами работвыхода металла и полупроводника.
В общем же случае необходимо учитывать заряд,локализованный на поверхности или в узкой приповерхностной области (область, непопадающая в диапазон исследуемых методом ВФХ глубин). Данный заряд привноситдополнительный вклад в значение Vd, найденное из отсечки.В случае контрольного образца решение уравнения Пуассона с учётом водороднойпассивации бора (приближение меандра) после гидрогенизации даёт следующее выражение: 0Vd qN a 2 qN Hw DH 222(8)где DH – глубина проникновения водорода при ЖХТ гидрогенизации.Для образцов с СП интерфейсом в это выражение необходимо добавить член,учитывающий водород, захваченный в окрестности на СП интерфейса:77 0Vd qN a 2qN H 2w qN H i xi d i xi22На Рис.25 представлены зависимости 1/С2 от приложенного внешнего смещения,перестроенные из соответствующих ВФХ, что использовались для ВФХ-профилирования(Рис.23).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
