Влияние высокотемпературного отжига на характеристики облученных быстрыми электронами p-n-структур на ядерно-легированном кремнии

Приводятся результаты исследования влияния отжига (Тотж = 300–800 ºС) на время жизни неосновных носителей заряда tP в n-базе p-n-структур на базе высокоомного ядерно-легированного кремния (ЯЛК) КОФ300, облученных электронами с Еe = 4 МэВ при комнатной температуре флюенсами Ф = 1 · 1014–3 · 1016 см–2. Установлено, что при малых флюенсах электронов (Ф = 1 · 1014 см–2) отжиг времени жизни неосновных носителей заряда tP в n-базе структур проходит в две стадии: первая – 320–400 ºС, вторая – 550–650 ºС. При более высоких флюенсах облучения (Ф = 5 · 1015–2 · 1016 см–2) наблюдается три стадии отжига: первая – 400–450 ºС, вторая – 520– 650 ºС и третья – 710–770 ºС. При этом на зависимости барьерной емкости С структур от Тотж для высоких флюенсов облучения до Тотж = 400 ºС измеряется геометрическая емкость. В диапазоне Тотж = 420–570 ºС наблюдается рост С с максимумом при Тотж = 480 ºС и последующий спад до значений геометрической емкости в области Тотж = 600– 670 ºС, а затем рост в области Тотж = 720–770 ºС до значений, соответствующих необлученному образцу с выходом на плато при Тотж = 770–800 ºС. Анализ DLTS-спектров исследуемых структур позволил установить образование в процессе отжига глубокого акцепторного уровня ЕС – 0,68 эВ при Тотж > 400 ºС, глубокого донорного уровня ЕС – 0,32 эВ при отжиге в диапазоне Тотж = 420–570 ºС и глубокого акцепторного уровня ЕС – 0,53 эВ при Тотж > 700 ºС, что удовлетворительно объясняет полученные в данной работе зависимости tP и С от Тотж.

радиационный дефект, радиационно-термический дефект, электронное облучение, высокотемпературный отжиг, время жизни неосновных носителей заряда, DLTS-спектроскопия

1. Смирнов, Л. С. Легирование полупроводников методом ядерных реакций / Л. С. Смирнов. – Новосибирск: Наука, 1981. – 184 с.

2. Меднис, И. В. Справочные таблицы для нейтронно-активационного анализа / И. В. Меднис. – Рига: Знание, 1974. – 410 с.

3. Lax, B. Transient response of a p-n junction / B. Lax, S. F. Neustadter / J. Appl. Phys. – 1984. – Vol. 25, № 9. – P. 1148–1154. https://doi.org/10.1063/1.1721830

4. F. P. Korshunov [et al.] Defect-impurity complexes with high thermal stability in epi-Si n+-p diodes irradiated with MeV electrons // Vacuum. – 2009. – Vol. 83. – P. S131–S133. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2009.01.044

5. Берман, Л. С. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках / Л. С. Берман, А. А. Лебедев. – Л.: Наука, 1981. – 176 с.

6. Claybourn, M. Thermal donor formation and the loss of oxygen from solution in silicon heated at 450 °C / M. Claybourn, R. C. Newman // Appl. Phys. Lett. – 1988. – Vol. 52, № 25. –P. 2139–2141. https://doi.org/10.1063/1.99557

7. Астрова, E. B. Влияние последовательного сопротивления диода на нестационарное емкостное измерение параметров глубоких уровней / E. B. Астрова, А. А. Лебедев // Физика и техника полупроводников. – 1985. – Т. 19, № 8. – С. 1382–1385.

8. Емкостная спектроскопия глубоких уровней при обмене носителями заряда между уровнями и обеими разрешенными зонами / Е. А. Татохин [и др.] // Вестн. Воронеж. Гос. ун-та. Сер. Физика. Математика. – 2008. – № 2. – C. 60-70.

9. Влияние отжига на перестройку центров рекомбинации в облученных кремниевых структурах / Ф. П. Коршунов [и др.] // Докл. АН БССР. – 1988. – Т. 32, № 9. – С. 781–783.

10. Исследование радиационно-термических дефектов и их влияние на параметры кремниевых диффузионных p-n-структур // Ф. П. Коршунов [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 1998. – № 3. – С. 64–68.