Диссертация (1149284), страница 21
Текст из файла (страница 21)
С другой стороны он достаточномал ((Edisl)max~ ΔE), чтобы понижение потенциального барьера при наличии внешнего полябыло существенным. Таким образом, с помощью представленной диаграммы (Рис.51в) легкоможно объяснить как аккумуляцию водорода в окрестности СП интерфейса, так инеобходимость внешнего электрического поля для миграции водорода в объём кристалла. Атакже, изменения в количестве выявляемого при RBA-процедурах с и без предварительногоотжига здесь легко объясняются тем, что при отжиге часть водорода переходит в BCположения в непосредственной близости от ядра, характеризуемые большей энергией связи.Отсутствие миграции водорода непосредственно к ядру при комнатной температуре и еёналичие при отжигах подтверждает необходимость термической активации пассивациидислокационных электрически активных центров.1253210EmЯдро дислокацииПотенциал , эВ4-1-2-3-10-50EbРис.51510Дистанция от ДС, AВозможныедиаграммходаводородавстационарном4состоянии (чёрная кривая) и при3наличии2электрического1кривая)0а)Ядро дислокацииПотенциал , эВпотенциалав окрестности ядрадислокации-1-2-3-10-50внешнегослучаймиграционногослучай510растущегопридислокации4321Ядро дислокации0-1-2-3-10-505Дистанция от ДС, A10(краснаяпостоянногобарьера;б)энергииточки;промежуточныйбарьераполяпостояннойседловойДистанция от ДС, AПотенциал , эВвидыв)случаймиграционногоприближениик126ЗаключениеЦелью настоящей работы являлось установление основных закономерностейвзаимодействия водорода с дислокациями интерфейса сращенных пластин кремния наначальной стадии процессы пассивации.Выбор сращенных пластин, в качестве объекта исследований, был обусловлен,главным образом, хорошо определённой структурой дислокационной сетки на интерфейсеСП, планарностью и малой глубиной залегания.
Простота и определённость структурызначительноупрощалоинтерпретациюполученныхрезультатов.Локализациядислокационной сетки в области пространственного заряда изготовленных на базе СПШоттки диодов, позволило чётко разделить водород, связанный на дислокационной сетке, иводород, мигрировавший в объём кристалла, в результате различных процедур, связанных снагревом и приложением внешнего электрического поля (RBA- процедуры).Поскольку для введения водорода в кристалл использовалась ЖХТ гидрогенизацияприкомнатнойтемпературе,аформированиеконтактовосуществлялосьионнымраспылением Ti мишени, то нагревом при изготовлении Шоттки диодов можно былопренебречь. Последнее позволило использовать полученные структуры для исследованиявлияния низкотемпературных RBA-процедур (до 400 K) на миграцию водорода черездислокационную сетку в объём кристалла и пассивацию дислокационных ГУ, то есть длярешения поставленной задачи.Также был предложен новый подход к измерению слабых сигналов комбинационногорассеяния от захороненных в объёме материала слоёв, основанный на использованииоптического интерференционного усиления в комбинации с применением методовпросвечивающей оптической и электронной микроскопий.
Данная техника, как нельзя лучшепроявила себя при исследовании используемых в настоящей работе структур, а именно:- отличалась относительной простатой реализации- позволила повысить чувствительность к слабому полезному сигналу на 2-3 порядка- позволила пространственно разделить области с дислокационной сеткой и без неёВ результате комплексного подхода:- изучению эволюции ВФХ-профилей при проведении низкотемпературных RBAпроцедур при различных начальных условиях и параметрах самой процедуры;127-изучениюспектроскопииизмененияглубокихинтенсивностейуровнейприпиковвспектрахнизкотемпературныхнестационарнойRBA-процедурахивысокотемпературных отжигах (200-500℃);- измерению спектров комбинационного рассеяния и профилированию отдельныхпиковудалось установить:1.Дислокационная сетка на интерфейсе сращенных пластин кремния являетсяэффективным препятствием для миграции водорода в объём кристалла, а окрестностьинтерфейсасращенныхпластинкремнияхарактеризуетсяповышеннымкоэффициентом сегрегации (K≈20-100) водорода2.Водород в области упругих напряжений кристаллической решётки находится вотносительно стабильном нейтральном состоянии и локализованном в центре связеймежду атомами кремния (H0BC).3.H0BC характеризуется слабой связью относительно водорода связанного на ядрахдислокации.
Энергия связи имеет широкий набор значений, что объясняется разнойудалённостью H0BC от ядер дислокаций.4.Миграция водорода через дислокационную сетку возможна только при отжиге сприложением внешнего электрического поля.5.Отжиги приводят к перераспределению водорода в окрестности ядра дислокации, приэтом часть его переходит на ядро дислокации, что проявляется как пассивациядислокационных ГУ.6.Наблюдается корреляция между мелкими акцепторными дислокационными уровнямии дислокационным F-уровнем, как при изменении угла разориентации, так и припроведении высокотемпературных отжигов.7.Мелкие акцепторные дислокационные уровни и дислокационный F-уровень, неподверженыводороднойВысокотемпературныепассивацииотжигиприводятприкнизкотемпературныхтрансформацииотжигах.F-уровняиперераспределению интенсивностей DLTS пиков в пользу мелких дислокационныхуровней.128Ссылки:1.Hirth J.P., Lothe J.
Theory of dislocations.: Krieger Pub. Co, 1982. — 888.2.Ray I.L.F., Cockayne D.J. Dissociation of Dislocations in Silicon // Proceedings of theRoyal Society of London Series a-Mathematical and Physical Sciences. 1971. Т. 325. №1563. — C. 543-554.3.Schockley W. Dislocations and edge states in the diamond crystal structure.
// Phys. Rev. .1953. Т. 91. — C. 2284.Wessel K., Alexander H. On the mobility of partial dislocations in silicon // PhilosophicalMagazine. 1977. Т. 35. № 6. — C. 1523-1536.5.Matsubara M., Godet J., Pizzagalli L. Theoretical study of hydrogen stability andaggregation in dislocation cores in silicon // Physical Review B. 2010. Т. 82.
№ 2.6.Alexander H., Teichler H. Handbook of Semiconductor Technology Set.Jackson K.A.,Schröter W.: Wiley-VCH Verlag GmbH, 2008.7.Marklund S. Structure and Energy-Levels of Dislocations in Silicon // Journal De Physique.1983. Т. 44. № Nc-4. — C. 25-35.8.Bigger J.R., McInnes D.A., Sutton A.P., Payne M.C., Stich I.I., King-Smith R.D., BirdD.M., Clarke L.J. Atomic and electronic structures of the 90 degrees partial dislocation insilicon // Phys Rev Lett. 1992.
Т. 69. № 15. — C. 2224-2227.9.Northrup J.E., Cohen M.L., Chelikowsky J.R., Spence J., Olsen A. Electronic-Structure ofthe Unreconstructed 30-Degrees Partial Dislocation in Silicon // Physical Review B. 1981.Т. 24. № 8. — C. 4623-4628.10.Heggie M., Jones R. Solitons and the Electrical and Mobility Properties of Dislocations inSilicon // Philosophical Magazine B-Physics of Condensed Matter Statistical MechanicsElectronic Optical and Magnetic Properties.
1983. Т. 48. № 4. — C. 365-377.11.Marklund S. Energy-Levels of Intrinsic and Extrinsic Stacking-Faults in Silicon // PhysicaStatus Solidi B-Basic Research. 1981. Т. 108. № 1. — C. 97-102.12.Mattheiss L.F., Patel J.R. Electronic Stacking-Fault States in Silicon // Physical Review B.1981. Т. 23. № 10. — C. 5384-5396.13.Lehto N. Shallow electron states of bounded intrinsic stacking faults in silicon // PhysicalReview B.
1997. Т. 55. № 23. — C. 15601-15607.12914.Winter S. Electron States below the Conduction Band in Germanium Originating fromDissociated 60 -Dislocations. // phys. stat. sol. (b) 1978. Т. 90. — C. 28915.Farvacque J.L., Francois P. Numerical determination of shallow electronic states bound bydislocations in semiconductors // Physica Status Solidi B-Basic Research.
2001. Т. 223. №3. — C. 635-648.16.Kveder V., Kittler M. Dislocations in Silicon and D-Band Luminescence for Infrared LightEmitters // Materials Science Forum. 2008. Т. 590. — C. 29-56.17.Kveder V.V., Labusch R., Ossipyan Y.A. Frequency-Dependence of the DislocationConduction in Ge and Si // Physica Status Solidi a-Applied Research. 1985.
Т. 92. № 1. —C. 293-302.18.Kveder V.V., Koshelev A.E., Mchedlidze T.R., Osipian Y.A., Shalynin A.I. // Sov. Phys.JETP. 1989. Т. 68. № 1. — C. 104.19.Castaldini A., Cavalcoli D., Cavallini A., Pizzini S. Experimental Evidence of DislocationRelated Shallow States in p-Type Si // Physical Review Letters. 2005. Т. 95. № 7.20.Isakov I., Bondarenko A., Vyvenko O., Vdovin V., Ubyivovk E., Kononchuk O. Electricallevels of dislocation networks in p- and n-type Si // Journal of Physics: Conference Series.2011. Т. 281.
— C. 012010.21.Trushin M., Vyvenko O., Vdovin V., Kittler M. Giant Poole-Frenkel effect for the shallowdislocation-related hole traps in silicon // Journal of Physics: Conference Series. 2011. Т.281. — C. 012009.22.Trushin M., Vyvenko O.F., McHedlidze T., Kononchuk O., Kittler M. Electronic States ofOxygen-Free Dislocation Networks Produced by Direct Bonding of Silicon Wafers // SolidState Phenomena.
2009. Т. 156-158. — C. 283-288.23.Trushin M., Vyvenko O. Impact of Electric Field on Thermoemission of Carriers fromShallow Dislocation-Related Electonic States // Solid State Phenomena. 2014. Т. 205-206.— C. 299-304.24.Nunes R.W., Bennetto J., Vanderbilt D. Core reconstruction of the 90 degrees partialdislocation in nonpolar semiconductors // Physical Review B. 1998. Т. 58. № 19. — C.12563-12566.13025.Nunes R.W., Vanderbilt D. Models of core reconstruction for the 90 degrees partialdislocation in semiconductors // Journal of Physics-Condensed Matter.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
