автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Исследование и разработка методов защиты поверхности кремниевых фотодиодов с применением ионной имплантации

!

'кописи

\ С П'?п г'о

СОРОК1Ш КОНСТАНТИН ВИКТОРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЕВЫХ ФОТОДИОДОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ.

05.27.06 - Технология полупроводников и материалов

электронной техники.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 2000

>

Работа выполнена на кафедре технологии полупроводниковых, материалов Московской государственной академии тонкой химической технологии' имени М.В. Ломоносова г. Москва и на ОАО «Московский завод «Сапфир».

Научные руководители

доктор технических наук, старший научный сотрудник Астахов В.П. кандидат физико-математических наук, доцент Карпов В.В.

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор Мордкович В.Н. кандидат технических наук, старший научный сотрудник Климанов Е. А.

Ведущая организация

Московский Государственный институт электроники и математики (технический университет)

Защита состоится « /У- декабря 2000 г. в /У часов на заседании Диссертационного совета Д 063.41.06 в Московской государственной академии тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова по адресу: 117571 Москва, проспект Вернадского, 86, ауд. М-119

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В. Ломоносова (119831 Москва, ул. Малая Пироговская, 1).

Автореферат разослан«_ » ноября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор химических наук, профессо]

Г.М. Кузьмичева

IffЦ. к - у. п

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы обусловлена тем, что защита поверхности планарных р-п-переходов - одно из важнейших направлений развития технологии изготовления приборов фотоэлектроники. Особое место среди этих приборов занимают фотодиоды на основе кремния - основной тип фотоприемников для видимого и ближнего ИК-диа»азонов спектра. Одной из главных задач при производстве кремниевых импульсных фотодиодов типа pin и некоторых марок низкочастотных фотодиодов является достижение максимальной величины пороговой чувствительности. Для других фотодиодов одним из отбраковочных параметров является темповой ток при рабочем напряжении, поскольку увеличение этого тока приводит к непроизводительным потерям мощности. Оба эти параметра зависят от величины обратного тока р-n-перехода, которая в реальных случаях определяется поверхностной утечкой.

Влияние поверхности сказывается в тем большей мере, чем более высокоомный кремний используется при производстве фотодиодов. Это и определяет тот факт, что современные технологии изготовления фотодиодов и, в частности, pin-фотодиодов на основе высокоомного p-Si обеспечивают выход годных приборов на уровне единиц процентов или менее. В связи с этим особенно актуальной является разработка новых методов защиты поверхности, направленных на создание условий, устраняющих или уменьшающих влияние поверхности на параметры фотодиодов.

Анализ литературных данных [1-3] позволяет заключить, что перспективным является использование для этих целей ионной имплантации в режимах, позволяющих создавать слои необходимой толщины с компенсированной проводимостью. Такие слои могут экранировать поле поверхностных зарядов и быть делителем напряжения между поверхностью и объемом в пользу последнего. Возможны два вида применения ионной имплантации: обработка готовых структур с целью исправления их характеристик и обработка поверхности в технологическом цикле изготовления приборов. В первом случае необходимо применение «легких» ионов, так как обработку следует проводить через поверхностные защитные диэлектрические слои и наиболее пригодными для этой цели являются протоны при доступных энергиях (200-400 кэВ). Во вто-

ром случае лучшие результаты следует ожидать от применения молекулярных ионов азота или «тяжелых» ионов, например, аргона. Второй способ предпочтительнее, так как техникой протонного облучения обладает ограниченное число исследовательских организаций, однако для некоторых дорогостоящих типов приборов фотоэлектроники применение уникальных технологий, таких как протонное облучение, может быть экономически оправдано.

Не менее актуальными являются исследования, направленные на удешевление технологии в условиях мелкосерийного производства. Это может быть достигнуто за счет перехода от высокотемпературных диффузионных и окислительных процессов, являющихся основными в технологии изготовления фотодиодов на к имплантационным процессам формирования пданарных р-п-переходов, защиты поверхности и геттерирования. Поскольку имплантация является более управляемым процессом, чем диффузия и окисление, то от такого перехода можно ожидать дополнительных преимуществ в части достижения более высоких параметров фотодиодов и их воспроизводимости. Следует отметить, что в публикациях имеется досточно много данных, позволяющих выбрать режимы основных процессов ионной имплантации при формировании фотодиодных структур, однако не определены возможности применения ионной имплантации для защиты поверхности таких структур.

Цель работы заключается в разработке методов защиты поверхности кремниевых фотодиодов с применением ионной имплантации и получении кремниевых фотодиодов на основе имплантационных процессов легирования, геттерирования и защиты поверхности. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать влияние облучения протонами периферии р-п-переходов рт-фотоднодов на основе высокоомного р-Б! и последующего вакуумного отжига на их характеристики, а также влияние этих воздействий на удельное сопротивление, параметры кристаллической решетки и толщину облученных слоев кремния. На основе результатов исследований определить механизм изменения параметров рт-фотодиодов и режимы оптимальной обработки; - изучить влияние имплантации периферии р-п-переходов ионами КУ или Аг+ на вольт-амперные характеристики

фотодиодных структур различной топологии, сформированных как диффузией, так и ионной имплантацией на р- и п-Й! и определить оптимальные режимы такой имплантации;

- исследовать возможности замены процессов диффузионного легирования, окисления и диффузионного генерирования на имплантационные процессы при изготовлении кремниевых фотодиодов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые проведено исследование изменения структурных и электрофизических свойств высокоомного кремния при облучении его протонами с энергиями 200-400 кэВ, дозами 1014 -5x1016 см"2 и поезтедующем вакуумном отжиге при температурах 200-900°С. Показано, что при облучении протонами с дозой Ф>1016 см"2 в кремнии в пределах пробегов протонов формируется слой с компенсированной проводимостью, в котором при отжиге при температурах Т=250-300°С происходит уменьшение удельного сопротивления на порядок величины относительно исходного кристалла, а за его пределами формируется заглубленный слой с компенсированной проводимостью толщиной до 3 мкм.

2. Проведено экспериментальное моделирование поверхностного канала в структурах рш-фотодиодов на высокоомном

с охранным кольцом при варьировании величины его сопротивления, на основании которого выявлено, что в исследуемых структурах имеется диапазон сопротивлений канала, в котором темновые токи фотодиода минимальны, а его фотоэлектрические параметры не ухудшаются.

3. Исследован и описан механизм влияния структурных и электрофизических характеристик поверхностных слоев кремния, образованных при протонном облучении и отжиге, на параметры рт-фотодиодов.

4. Впервые проведено изучение влияния имплантации периферии р-п-переходов ионами или Аг+с энергией 100 кэВ в диапазоне доз (1-6)х1016 ем"2 на вольт-амперные характеристики диффузионных и ионно-легированных фотодиодных структур с такими р-п-переходами. Показано, что улучшение вольт-амперных характеристик достигается при достижении пороговой дозы облучения, индивидуальной для каждого метола формирования

структур, что объясняется достижением соответствия толщины нарушенного слоя и глубины залегания р-п-переходов.

Практическая значимость:

1. Разработан метод защиты поверхности кремниевых рт-фотодиодов с охранным кольцом и защитной термической пленкой

включающий облучение периферии р-п-переходов протонами и последующий отжиг. Определен оптимальный режим облучения и огжига для данного типа приборов с диффузионными р-п-переходами глубиной ~ 3 мкм: Е = 300 кэВ, Ф = 1016 см'2, Т = 300°С (2 часа). Показано, что применение метода к кристаллам, забракованным после конечной стадии их изготовления перед корпуси-рованием, повышает выход годных приборов в несколько раз.

2. Определены оптимальные режимы имплантации периферии р-п-переходов ионами или Аг+ для различных типов фотодиодных структур, сформированных диффузией или ионной имплантацией. Показано, что применение этих режимов позволяет уменьшить темновые токи структур в 10-100 раз.

3. Применение разработанных имплантационных процессов защиты поверхности позволило изготовить ионно-легированные фотодиоды на основе п-Б) с характеристиками, соответствующими требованиям ТУ для их диффузионных аналогов.

Основные положения, выноснмые на защиту:

1. Результаты исследований структурных и электрофизических характеристик поверхностных слоев кремния, формируемых при облучении протонами с энергией 200-400 кэВ и дозой 1014 - 5x1016 см"2 и последующем вакуумном отжиге при температурах 200-900°С.

2. Результаты изучения механизма влияния удельного сопротивления, параметра кристаллической решетки и толщины поверхностных слоев кремния, модифицированных облучением протонами и последующим вакуумным отжигом, на ВАХ рш-фотодиодов; режимы оптимальной протонной обработки диффузионных рт-фотодиодов с глубиной залегания р-п-переходов ~ 3 мкм.

3. Результаты исследований влияния имплантации периферии р-п-переходов ионами N0 или Аг+ на вольт-амперные характеристики фотодиодных структур различных типов, сформированных диффузией или ионной имплантацией; режимы оптимальных обработок - и мплантации и последующего отжига,

приводящие к значительному уменьшению темповых токов для каждого типа структур.

4. Режимы ионного легирования, генерирования и защиты поверхности, позволяющие изготавливать фотодиоды на основе n-Si с характеристиками, соответствующими требованиям ТУ для их диффузионных аналогов.

Апробация работы:

Основные результаты диссертации отражены в публикациях [1-11] и докладывались на VIII международном совещании «Радиационная физика твердого тела.» (Севастополь, 1998 г.), XIV Международной конференции по фотоприемникам, электронным и ионно-плазменным технологиям (Москва, 1998 г.), Второй Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния «Кремний - 2000» (Москва, 2000 г.), XVI Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборами ночного видения (Москва, 2000 г.), Международном научно-техническом семинаре «Применение силовой электроники в электротехнике.» (Москва, 2000 г.).

Работа отмечена 3й премией Московского Физического Общества среди научных работ аспирантов 2000 г.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 145 страниц машинописного текста, включая 48 рисунков и 7 таблиц. Список литературы состоит из 180 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении производится обоснование выбора темы диссертационной работы и ее актуальности. Сформулированы цель и задачи работы, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор литературных данных по влиянию имплантации различных ионов на свойства монокристаллического кремния. Описаны механизмы взаимодействия различных ионов с кремнием и структурных изменений, обусловленных

имплантацией. Особое внимание уделено рассмотрению влияния облучения протонами и имплантации ионов азота и аргона.

Вторая часть первой главы посвящена описанию принципов работы рт-фотодиодов, рассмотрению основных процессов, протекающих в р-п-переходе, а также обзору механизмов влияния состояния поверхности на вольт-амперные характеристики (ВЛХ) р-п-переходов. Рассматриваются преимущества и недостатки использования различных методов защиты поверхности.

Третья часть первой главы посвящена рассмотрению применения ионной имплантации в технологии изготовления полупроводниковых приборов. Описываются преимущества и недостатки применения ионной имплантации для формирования р-п-переходов, регулирования параметров приборов, синтеза поверхностных и скрытых изолирующих слоев. Отмечается, что применение методов ионной имплантации в отечественной технологии изготовления приборов фотоэлектроники на кремнии носит крайне ограниченный характер: она применяется только для формирования р-слоев пр1р-структур лавинных фотодиодов и для геттерирования в технологии изготовления отдельных видов рт-фотодиодов.

Вторая глава посвящена исследованию влияния протонного облучения на характеристики поверхностных слоев кремния и параметры квадрантных рт-фотодиодов (рт-ФД) с охранным кольцом на основе высокоомного кремния р-типа проводимости. Излагаются способы изготовления исследуемых в данной части работы приборных структур, а также методики исследования их электрических и фотоэлектрических свойств и структурных и электрических параметров облученных слоев кремния.

В первой части второй главы приводятся данные измерений ВАХ квадрантных рт-ФД после облучения протонами с энергиями 200-400 кэВ и дозами 1014-5х1016 см"2 и последующего отжига в диапазоне температур 200-600°С. При этом облученная область захватывает часть поверхности фоточувствительной площадки (ФЧП) и охранного кольца (ОК), как показано на рис.1. Установлено, что максимальное уменьшение темновых токов происходит при следующих режимах облучения и отжига: Е > 300 кэВ, Ф > Ю16 см'2, Т=300°С (2 часа).

Для этих режимов обнаружено, что облучение протонами приводит к увеличеиию сопротивления поверхностного слоя, а последующий отжиг - к уменьшению его величины значительно ниже исходного значения.

Во второй части главы приведены экспериментальные результаты по моделированию влияния сопротивления поверхностного канала на электрические и фотоэлектрические характеристики исследуемых структур. Результаты данной части работы показывают, что при уменьшении сопротивления канала от 6 МОм в исследуемой структуре выявляется оптимальный диапазон сопротивлений поверхностного канала (1-3 МОм), в котором происходит значительное уменьшение величины темнового тока ФЧГ1 (рис.2), а основные фотоэлектрические характеристики (токовая чувствительность, коэффициент фотоэлектрической взаимосвязи, линейность ватг-амперной характеристики) не изменяются. При этом не происходит заметного возрастания тока охранного кольца.

В третьей части главы излагаются экспериментальные результаты исследований электрических и структурных свойств поверхностных слоев кремния (толщины - Ьэфф и изменения параметра решетки - АсШ нарушенного слоя) методами рентгенодифракционной спектроскопии и растекания тока зонда после облучения и вакуумного отжига в диапазоне температур 200-500°С. Данные рис.3 и 4 характеризуют изменение профиля удельного сопротивления и структурных параметров (ЬЭфф и Ас1/сГ)

протоны

- области облучения

-- ~ протонами

Рис. 1. Схема облучения образцов протонами.

поверхностного слоя в результате облучения (Е = 300 кэВ, Ф=1016 см'2) и отжига. Представленные результаты показывают, что параметры облученого слоя кремния немонотонно изменяются с ростом температуры отжига. Видно, что при Т=300°С сопротивление слоя вблизи поверхности становится ниже исходного уровня, а в глубине формируется слой с повышенным удельным сопротивлением. Эти данные коррелируют с характером изменения структурных параметров облученного слоя.

Рис.2. Зависимость темнового тока фоточувствительной площадки при иобр=200 В от сопротивления поверхностного канала.

X, МКМ

Рис.3. Профиль удельного сопротивления: 1 - после облучения протонами; 2, 3, 4 - после облучения и отжига соответственно при Т=200; 250; 300°С.

В заключительной части главы излагается физическая модель, объясняющая не только полученные в этой части работы экспериментальные результаты, но и литературные данные по природе радиационных дефектов, образованных при облучении кремния протонами и характеру их перегруппировки в результате вакуумного отжига.

т, °с

Рис.4. Зависимость структурных параметров облученного кристалла от температуры последующего отжига.

Модель включает в себя следующие положения. Обратные ветви ВАХ исходных структур определяются поверхностной генерацией и, возможно, наличием инверсионного канала на поверхности р-области, поскольку в аппроксимационной зависимости для обратной ветви I ~ и" показатель степени п > 1. Облучение протонами в оптимальном режиме, приводящее к формированию поверхностного компенсированного дефектного слоя толщиной ~ 3 мкм, уменьшает влияние поверхностной генерации, поскольку при этом сужается поверхностная область пространственного заряда (ОПЗ) из-за экранирования его электрического поля дефектами. При этом темповой ток резко уменьшается (рис.5), а ВАХ становится определяемой, в основном, токами генерации в ОПЗ металлургической границы р-п-перехода (п ~ 0,7), причем в большей мере при включении охранного кольца, которое "оттягивает" на себя часть равновесных носителей заряда, генерируемых на поверхности. Такая ситуация сохраняется и после отжига при Т<200°С. Отжиг при Т = 250-300°С приводит к формированию тонкого ( ~ 3 мкм) поверхностного слоя с пониженным

и, по-видимому, оптимальным для данной структуры сопротивлением (1-3 МОм). Этот слой изолирован ог объема заглубленным слоем с повышенным удельным сопротивлением, насыщенным компенсирующими дефектами, «перекаченными» от поверхности. По поверхностному слою часть тока ФЧП перетекает в ОК. В результате темновой ток становится еще меньше, а ВАХ ФЧП в еще большей мере становится определяемой генерацией в ОПЗ металлургической границы р-п-перехода (п ~ 0.5).

т, °с

Рис.5. Влияние облучения протонами и температуры последующего отжига на темновой ток фоточувствительной площадки рт-ФД.

После отжига при температурах выше 300°С легирующие и компенсирующие дефекты, определяющие существование низко-омного поверхностного и высокоомного заглубленного слоев, исчезают, свойства кристалла восстанавливаются и обратные токи ФЧП и ОК возвращаются к исходному (до облучения) состоянию, определяемому поверхностной генерацией и инверсионным каналом.

В результате комплексной обработки в указанном, оптимальном для данной структуры, режиме приповерхностный слой базовой области с толщиной, соответствующей глубине залегания п+-р-перехода, приобретает сопротивление, величина которого

оптимизирует темновые токи структуры. При этом влияние сопротивления объема кристалла не сказывается из-за образования заглубленного изолирующего слоя с высоким

удельным сопротивлением. Такая система стабильна, так как она формируется при температуре Т = 300°С.

На основании изложенного разработаны практические рекомендации по применению предлагаемого метода защиты поверхности к серийным рт-ФД на основе высокоомного кремния р-типа проводимости: для снижения темповых токов, а также увеличения выхода годных рт-ФД с охранным кольцом на основе диффузионных нланарных п+-р-переходов глубиной ~ 3 мкм следует проводить облучение протонами с энергией 300 кэВ и дозой 1016 см"2 локально в области между основными п+-р-иереходами и охранным кольцом с захватом п+-областей и последующий отжиг в вакууме или инертной атмосфере при температуре 300°С в течение 2 часов.

В заключение главы приводятся выводы по полученным результатам, сравнительные данные по электрическим и фотоэлектрическим параметрам иеоблученных и облученных структур и нормы ТУ данного типа приборов, из которых следует, что предлагаемый способ защиты поверхности с применением облучения протонами и отжига в экспериментально определенных режимах позволяет снизить темновьге токи серийных рт-ФД на порядок величины и во многих случаях довести значения этого параметра до нормы ТУ и, таким образом, значительно повысить выход годных приборов.

Третья глава посвящена исследованию ВАХ фотодиодиых структур, сформированных диффузией на кремнии п- и р-типа проводимости, при воздействии различных факторов, влияющих на вклад поверхностных токов. Рассматривается влияние охранного кольца, потенциала па полевом электроде, а также имплантации периферии р-п-переходов ионами Аг + или К2Г. Описываются используемые методики изготовления исследуемых образцов и измерения ВАХ, определения характеристических параметров ВАХ (п и р по аппроксимационным зависимостям: I ~ и" для обратной и 1=10хехр(еи/ркТ) для прямой ветви, соответственно), свидетельствующих о качестве р-п-переходов и вкладе поверхностных составляющих в протекающие через них токи. В качестве контрольных образцов использовались лучшие диффузионные структуры, получаемые в условиях серийного производства ОАО «Московский завод «Сапфир».

Для структур на основе p-Si рассматривается влияние охранного кольца (ОК) - необходимого элемента топологии pin-ФД, которым является дополнительный обратносмещенный р-п-переход, расположенного на расстоянии меньше диффузионной длины неосновных носителей заряда в базе от исследуемого р-п-перехода, а также имплантации периферии р-п-переходов ионами Ar + или N2+. Для структур на основе n-Si рассматривается влияние закороченного охранного кольца (ЗОК) - дополнительного р-п-перехода, закороченного на базу, изменения потенциала на полевом электроде (ПЭ), качества контактов и имплантации периферии ионами N2'.

Образцы на основе p-Si формировались диффузией таким образом, чтобы на одной пластине находились как структуры без ОК, так и с ОК. Периферия р-п-переходов имплантировалась ионами азота или аргона с Е = 100 кэВ и дозами в диапазоне Ф = (1-6)х1016 см'2. Постимгшантационный отжиг проводился в вакууме при температурах в диапазоне Г = 200-500°С. Полученные результаты подтверждают, что применение ОК приводит к значительному снижению темповых токов фотодиодных структур, но не улучшает характеристических параметров их ВАХ, что свидетельствует о том, что оно оттягивает на себя часть избыточного тока, обусловленного влиянием поверхности, но не воздействует на причину его образования. В то же время имплантация периферии р-п-переходов ионными пучками приводит как к уменьшению темновых токов, так и к приближению параметров п и р к теоретическим значениям, когда токи структуры определяются свойствами металлургической границы р-п-перехода, а не влиянием поверхности. Эффект улучшения ВАХ исследуемых структур с дозой имплантации носит пороговый характер при дозе вблизи Ф = 6x1016 см"2 , причем результаты имплантации ионов аргона и азота сопоставимы с небольшим преимуществом ионов азота.

Образцы на основе n-Si формировались диффузией в трех топологических вариантах: с одним р-п-переходом, с ЗОК и с ПЭ. По периферии структур с ЗОК проводилась имплантация ионов азота с Е = 100 кэВ и Ф = ЗхЮ16 см"2. Температура вжигания алюминиевых контактов менялась в диапазоне от 200 до 500°С; величина потенциала на ПЭ изменялась в диапазоне от -250 В до +250 В. По-

лученные данные свидетельствуют о том, что состояние поверхности оказывает решающее влияние на обратные ветви ВЛХ исследуемых структур (величины темпового тока уменьшаются в 35 раз при подаче отрицательного потенциала на ПЭ, а значение п приближается к 0,5), в то время как прямая ветвь ВЛХ практически полностью определяется качеством контакта (изменение величины прямого падения составляет не более 15% при приложении отрицательного потенциала к ПЭ).

Идентичность ВАХ исследованных образцов и ВАХ лучших диффузионных фотодиодов, а также тот факт, что результаты влияния потенциала на ПЭ и имплантации периферии р-п-переходов ионными пучками сопоставимы по своим качественным и количественным параметрам (по степени уменьшения величин темповых токов и приближения характеристических параметров п и [3 к «идеальным») позволяют констатировать эффективность применения имплантации периферии р-п-переходов ионами Аг" или N2' для защиты поверхности различных фотодиодных структур, сформированных диффузией.

В заключение главы приводятся выводы о полученных результатах и перспективах их практического применения.

Четвертая глава посвящена исследованию возможности применения имплантационных процессов легирования, гетгерирова-ния и защиты поверхности при производстве фотодиодов на основе кремния.

В первой части главы приводятся данные по имплантации периферии р-п-переходов иопно-легированных (И-Л) фотодиодных структур, сформированных на основе кремния р- и п-типа проводимости с различным исходным удельным сопротивлением, ионами аргона или азота с энергией Е=100 кэВ и дозами в диапазоне

7

Ф = (1-6)хЮ см". После имплантации проводился вакуумный отжиг в диапазоне температур Т=200-500°С. Обработка периферии и отжиги сопровождались измерениями ВАХ, определением их параметров, а также сравнением их с ВАХ лучших диффузионных структур.

Полученные в данной части главы результаты подтверждают эффективность ионной обработки периферии р-п переходов для защиты поверхности И-Л фотодиодных структур (величины темно-вых токов уменьшаются на порядок, а характеристические парамег-

ры п и р приближаются к своим теоретическим значениям 0,5 и 1, соответственно). Полученные результаты стабильны вплоть до температуры отжига Т=500°С включительно. При этом результаты имплантации ионов аргона и азота сопоставимы, как и в случае с диффузионными структурами, с небольшим преимуществом ионов азота. Важным является тот факт, что улучшение параметров исслеусмых структур носит пороговый характер в зависимости от дозы имплантации с резким улучшением при Ф=3х1016 см"2. Величина пороговой дозы в два раза меньше, чем для диффузионных структур, что подтверждает предположение о том, что эффективность обработки периферии р-п-переходов ионными пучками связана с соотношением толщины формируемого нарушенного слоя и глубины залегания р-п переходов. Сравнение плотностей темповых токов И-Л и диффузионных структур показало сопоставимость их электрических параметров, что свидетельствует о возможности замены диффузионных и окислительных процессов формирования р-п-переходов на имплаитационные при производстве кремниевых фотодиодов с применением имплантации их периферии ионами азота или аргона.

Вторая часть главы посвящена сравнению результатов испытаний конкретных типов фотодиодов (ФД-20-32к и ФД-439), сформированных в одном топологическом варианте по серийной диффузионной и экспериментальной имплантационной технологиям, по программе испытаний серийных диффузионных фотодиодов данного типа. Методика изготовления И-Л фотодиодов включает в себя операции формирования, гетгерирования и защиты поверхности в экспериментально определенном режиме: имплантация периферии р+-п-переходов ионами ЬУ , Е=100 кэВ, Ф=3х1016 см'2. Результаты исследований показывают, что характеристики фотодиодов на основе полученных с использованием экспериментально

подобранных режимов основных имплантационных процессов (формирование р+-п-переходов, генерирование и защита поверхности имплантацией ионов азота), удовлетворяют требованиям ТУ для их диффузионных аналогов.

В заключение главы приводятся выводы по полученным результатам и перспективам их практического применения.

Основные результаты и выводы:

1. Экспериментально установлена эффективность облучения протонами периферии п+-р-переходов для защиты поверхности рт-фотодиодов на основе высокоомного кремния, Определены оптимальные условия - режимы облучения протонами и последующего термического отжига, при которых происходит формирование поверхностного слоя с оптимальными для достижения минимальных темновых токов фоточувствительных площадок и охранного кольца характеристиками: Е=300 кэВ, Ф=1016 см"2, Т=300°С, (Г=2 ч). Применение этих режимов к серийным рт-фотодиодам с глубиной залегания п+-р-переходов ~ 3 мкм позволило снизить темновой ток на порядок величины и, как следствие, значительно повысить выход годных приборов.

2. Предложена физическая модель, которая объясняет экспериментальные результаты протонной обработки: при облучении протонами с энергией Е > 300 кэВ, дозой Ф > 10'6 см" 2 и отжиге при температурах Т=250-300°С формируется дефектный слой 8кН> с оптимальным для данной структуры сопротивлением, однородный по толщине, соответствующей глубине залегания п+-р-перехода, отделенный от объема полупроводника слоем с повышенным удельным сопротивлением. При этом значительно уменьшается влияние состояния поверхности на характеристики рт-ФД и увеличивается эффективность охранного кольца, что и приводит к наблюдаемому положительному эффекту.

3. Экспериментально установлены следующие оптимальные режимы облучения ионами или А г" периферии р-п-переходов, сформированных диффузией или ионной имплантацией, которые приводят к уменьшению темповых токов фотодиодов до двух порядков величины:

Режим Тип иона Тип р-п-перехода

Е = 100 кэВ Ф = 6хЮ16см"2 или Аг+ п+-р- диффузионные р+-п- диффузионные

Е = 100 кэВ Ф = 3х1016см"2 N3" или Аг: п+-р- ионно-легированные р' -п- ионно-легировапные

4. Экспериментально установлены режимы основных имплантационных процессов формирования п+-р-переходов, геттерирования и защиты поверхности при изготовлении фотодиодов на основе п-кремния, с электрическими и фотоэлектрическими характеристиками, удовлетворяющими нормам ТУ для их диффузионных аналогов.

Список цитированной литературы:

1. О.В. Вылеталина, И.А. Дракин, "Использование ионной имплантации для модификации свойств кремния и создания интегральных схем", Электронная промышленность, N1, 1994, с.60-64.

2. Н.С. Болтовец, М.Б. Тагаев, "Кремниевые диффузионные диоды с вольт-амперными характеристиками, близкими к идеальным .", Журнал технической физики, т.68, вып.10, 1998, с.131-132.

3. В.П.Астахов, Ю.Н.Дроздов, Т.Б. Карашев, В.А.Рубцов, И.Г. Стоянова, "Свойства рш-диодов, изготовленных внедрением ионов с изменяющейся энергией", Электронная техника, Сер.7, 1980, Вып.З (150), с.4-11.

Перечень работ, опубликованных по теме диссертации:

1. В.П. Астахов, Д.А. Гиндин, В.В. Карпов, Н.В. Кузнецов, Г.Г. Соловьев, К.В. Сорокин, Результаты протонной обработки периферии планарных р-п-пе-реходов рт-фотодиодов на кремнии. // Вопросы Оборонной Техники, Cep.ll, 1998, Вып.1(154)-2(155), с.29-32.

2. В.П. Астахов, В.В. Карпов, Н.В. Кузнецов, К.В. Сорокин, Коррекция параметров кремниевых рт-фотодиодов с помощью имплантации протонов и термообработки. // Труды VIII международного совещания "Радиационная физика твердого тела." 29 июня -4 июля 1998 г., Севастополь, с. 103-111.

3. В.П. Астахов, Д.А. Гиндин, В.В. Карпов, К.В. Сорокин, О влиянии сопротивления поверхностного канала на темновой ток квадрантных рт-фотодиодов на кремнии. // Прикладная физика, 1999, N1-2, с.79-86.

4. В.П. Астахов, Д.А. Гиндин, В.В. Карпов, К.В. Сорокин, О возможности применения ионной имплантации при производстве рт-фотодиодов на кремнии. // Прикладная физика, 1999, N6, с.94-104.

5. В.П. Астахов, В.В. Карпов, Н.В. Кузнецов, К.В. Сорокин, О причинах изменения ВАХ рт-фотодиодов на кремнии при протонной обработке. // Прикладная физика, 2000, N1, с.30-36.

6. В.П. Астахов, Д.А. Гиндин, В.В. Карпов, Н.В. Кузнецов, К.В. Сорокин, Создание нарушенных слоев в кремнии для управления параметрами рт-фотодиодов. // Тезисы докладов Второй Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния "Кремний - 2000", 2000 г., с.242.

7. В.П. Астахов, Д.А. Гиндин, Е.Ф. Карпенко, В.В. Карпов, К.В. Сорокин, Ионно-легированные диодные структуры на основе п-кремния, изготовленные в условиях серийного производства. // Прикладная физика, 2000, N 3, с.115-122.

8. В.П. Астахов, Д.А. Гиндин, В.В. Карпов, К.В. Сорокин, О влиянии обработки поверхности планарных р-п-переходов на кремнии ионными пучками. // Тезисы докладов "Международного семинара «Применение силовой электроники в электротехнике.», 15-19 мая 2000 г., Москва, с. 73.

9. В.П. Астахов, Д.А. Гиндин, В.В. Карпов, К.В. Сорокин, О влиянии поверхностных и контактных явлений на характеристики фотодиод^", на п-кремнии. // Тезисы докладов XVI Международной конференции по фотоэлектронике и приборами ночного видения, 25-27 мая 2000 г., Москва, с.116.

10. В. П. Астахов, Н. В. Кузнецов, И. Г. Сахарова, Г .Г. Соловьев, К. В. Сорокин, Создание нарушенных слоев в кремнии для управления характеристиками рт-фотодиодов. // Материалы электронной техники, 2000 г. (в печати).

11. В.П. Астахов, И.А. Болесов, Д.А. Гиндин, В.В. Карпов, К.В. Сорокин, О влиянии поверхностных и контактных явлений на характеристики фотодиодов на п-кремнии. // Прикладная физика, 2000 г. (в печати).

ЛР №020816 от 20.09.93 Подписано в печать /¿Г,// ¿■'^/'¿•Формат 60x90/16. Отпечатано на ризографе. Тираж 100. Заказ №

Издательско-полиграфический центр МИТХТ 117571 Москва, пр. Вернадского, 86.

Введение.

Глава 1. Влияние ионной имплантации на свойства кремния и характеристики приборов на его основе (литературный обзор).

1.1. Влияние имплантации различных ионов на свойства кремния.

1.1.1. Влияние облучения протонами.

1.1.2. Влияние имплантации ионов азота и аргона.

1.1.3. Влияние имплантации других ионов.

1.2. Физические основы работы приборных структур и влияние поверхности на их характеристики.

1.2.1. Особенности работы фотодиодов.

1.2.2. Физические процессы в реальном р-п-переходе.

1.2.3. Влияние поверхности на вольт-амперную характеристику диода.

1.2.4. Методы устранения влияния поверхности.

1.3. Применение ионной имплантации в технологии изготовления полупроводниковых приборов.

1.3.1. Применение ионной имплантации для формирования р-п-переходов.

1.3.2. Применение ионной имплантации для модификации и управления свойствами ранее сформированных структур.

1.3.3. Применение ионной имплантации для формирования изолирующих слоев.

1.4. Выводы по литературному обзору.

Глава 2. Исследование влияния протонной обработки периферии планарных р-п-переходов на характеристики pin-фотодиодов на кремнии.

2.1. Описание объекта исследования и методик экспериментов и измерений.

2.1.1. Маршрут изготовления pin-фотодиода.

2.1.2. Методика измерения вольт-амперных характеристик 52 pin-фотодиода.

2.1.3. Методика облучения протонами.

2.1.4. Методика измерения профиля удельного 55 сопротивления.

2.1.5. Методика рентгеновских исследований.

2.2. Выбор режима облучения протонами и последующего отжига.

2.3. Моделирование влияния сопротивления поверхностного канала на темновой ток квадрантных p-i-n-фотодиодов на кремнии.

2.4. Результаты комплексного исследования влияния облучения протонами на свойства кремния и характеристики pin-фотодиодов.

2.5. Обсуждение результатов и заключение по второй главе.

Глава 3. Исследование влияния имплантации периферии диффузионных р-п-переходов ионами азота или аргона.

3.1. Описание объектов исследований.

3.2. Результаты исследований.

3.2.1. Структуры с п+-р-переходами

3.2.2. Структуры с р+-п-переходами

3.3. Обсуждение результатов исследований.

Актуальность работы обусловлена тем, что защита поверхности пла-нарных р-п-переходов - одно из важнейших направлений развития технологии изготовления приборов фотоэлектроники. Особое место среди этих приборов занимают фотодиоды на основе кремния - основной тип фотоприемников для видимого и ближнего ИК-диапазонов спектра. Одной из главных задач при производстве кремниевых импульсных фотодиодов типа pin и некоторых марок низкочастотных фотодиодов является достижение максимальной величины пороговой чувствительности. Для других фотодиодов одним из отбраковочных параметров является темновой ток при рабочем напряжении, поскольку увеличение этого тока приводит к непроизводительным потерям мощности. Оба эти параметра зависят от величины обратного тока р-п-перехода, которая в реальных случаях определяется поверхностной утечкой. Возникновение поверхностной утечки и степень ее влияния на электрические и фотоэлектрические характеристики фотодиодов кардинальным образом зависит от свойств границы раздела Si-Si02i величин встроенного заряда и плотности поверхностных состояний, которые, в свою очередь, определяются качеством подготовки поверхности пластин и проведения процессов диффузии, окисления и межоперационных обработок.

Влияние поверхности сказывается в тем большей мере, чем более вы-сокоомный кремний используется при производстве фотодиодов. Это и определяет тот факт, что современные технологии изготовления фотодиодов и, в частности, pin-фотодиодов на основе высокоомного p-Si обеспечивают выход годных приборов на уровне единиц процентов или менее. В связи с этим особенно актуальной является разработка новых методов защиты поверхности, направленных на создание условий, устраняющих или уменьшающих влияние поверхности на параметры фотодиодов.

Анализ литературных данных позволяет заключить, что перспективным является использование для этих целей ионной имплантации в технологически достижимых режимах, позволяющих создавать поверхностные слои необходимой толщины с компенсированной проводимостью. Такие слои могут экранировать поле поверхностных зарядов и быть эффективным делителем напряжения между поверхностью и объемом в пользу последнего.

Возможны два вида применения ионной имплантации: обработка готовых структур с целью исправления их характеристик и обработка поверхности в технологическом цикле изготовления приборов. В первом случае необходимо применение «легких» ионов, так как обработку следует проводить через поверхностные защитные диэлектрические слои и наиболее пригодными для этой цели являются протоны при доступных энергиях (200-400 кэВ). Во втором случае лучшие результаты следует ожидать от применения молекулярных ионов азота или «тяжелых» ионов, например, аргона. С практической точки зрения второй способ предпочтительнее, так как техникой протонного облучения обладает ограниченное число исследовательских организаций, однако для некоторых дорогостоящих типов приборов фотоэлектроники применение уникальных технологий, таких как протонное облучение, может быть экономически оправдано.

Не менее актуальными являются исследования, направленные на удешевление технологии в условиях мелкосерийного производства. Это может быть достигнуто за счет перехода от высокотемпературных диффузионных и окислительных процессов, являющихся основными в технологии изготовления фотодиодов на Si, к имплантационным процессам формирования пла-нарных р-п-переходов, защиты поверхности и геттерирования. Так как имплантация является более управляемым процессом, чем диффузия и окисление, то от такого перехода можно ожидать дополнительных преимуществ в части достижения более высоких параметров фотодиодов и их воспроизводимости. Следует отметить, что имеется досточно много опубликованных данных, позволяющих выбрать режимы основных процессов ионной имплантации при формировании фотодиодных структур, однако не определены возможности применения ионной имплантации для защиты поверхности таких структур.

Цель работы заключается в разработке методов защиты поверхности кремниевых фотодиодов с применением ионной имплантации и получении кремниевых фотодиодов на основе имплантационных процессов легирования, геттерирования и защиты поверхности. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать влияние облучения протонами периферии р-п-переходов pin-фотодиодов на основе высокоомного p-Si и последующего вакуумного отжига на их характеристики, а также влияние этих воздействий на удельное сопротивление, параметры кристаллической решетки и толщину облученных слоев кремния. На основе результатов исследования определить механизм изменения параметров pin-фотодиодов и режимы оптимальной обработки;

- изучить влияние имплантации периферии р-п-переходов ионами N2+ или Аг+ на вольт-амперные характеристики фотодиодных структур различной топологии, сформированных как диффузией, так и ионной имплантацией на р- и n-Si и определить оптимальные режимы такой имплантации;

- исследовать возможность замены процессов диффузии, окисления и диффузионного геттерирования на имплантационные процессы при изготовлении кремниевых фотодиодов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые проведено исследование изменения структурных и электрофизических свойств высокоомного кремния при облучении его протонами с энергиями 200-400 кэВ, дозами 1014 - 5х1016 см"2 и последующем вакуумном отжиге при температурах 200-900°С. Показано, что

1А О при облучении протонами с дозой Ф> 10 см" в кремнии в пределах пробегов протонов формируется слой с компенсированной проводимостью, в котором при отжиге при температурах Т=250-300°С происходит уменьшение удельного сопротивления на порядок величины, относительно исходного кристалла, а за его пределами формируется заглубленный слой с

W V/ А компенсированной проводимостью толщинои до 3 мкм.

2. Проведено экспериментальное моделирование поверхностного канала в структурах pin-фотодиодов на высокоомном p-Si с охранным кольцом при варьировании величины его сопротивления, на основании которого выявлено, что в исследуемых структурах имеется диапазон сопротивлений канала, в котором темновые токи фотодиода минимальны, а его фотоэлектрические параметры не ухудшаются.

3. Исследован и описан механизм влияния структурных и электрофизических характеристик поверхностных слоев кремния, образованных при протонном облучении и отжиге, на параметры pin-фотодиодов.

4. Впервые проведено комплексное изучение влияния имплантации периферии р-п-переходов ионами N2+ или Аг+с энергией 100 кэВ в диапазоне 16 2 доз (1-6)х10 см" на вольт-амперные характеристики диффузионных и ионно-легированных фотодиодных структур на р- и n-Si с такими р-п-перехо-дами. Показано, что улучшение вольт-амперных характеристик достигается при достижении пороговой дозы облучения, индивидуальной для каждого метода формирования структур, что объясняется достижением соответствия толщины нарушенного слоя и глубины залегания р-п-переходов.

Практическая значимость:

1. Разработан метод защиты поверхности кремниевых pin-фотодиодов с охранным кольцом и защитной термической пленкой SiC>2, включающий облучение периферии р-п-переходов протонами и отжиг. Определен оптимальный режим облучения и последующего отжига для данного типа приборов с диффузионными р-п-переходами: Е = 300 кэВ, Ф = 1016 см"2, Т = 300°С (2 часа). Показано, что применение данного метода к кристаллам, забракованным после конечной стадии их изготовления перед корпусированием, повышает выход годных приборов в несколько раз.

2. Определены оптимальные режимы имплантации периферии р-п-переходов ионами или Аг+ для различных типов фотодиодных структур, сформированных диффузией или ионной имплантацией. Показано, что применение этих режимов позволяет уменьшить темновые токи структур в 10-100 раз.

3. Применение разработанных имплантационных процессов защиты поверхности позволило изготовить ионно-легированные фотодиоды на основе n-Si с характеристиками, соответствующими требованиям ТУ для их диффузионных аналогов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследований структурных и электрофизических характеристик поверхностных слоев кремния, формируемых при облучении протонами с энергией 200-400 кэВ и дозой 1014 - 5x1016 см"2 и последующем вакуумном отжиге при температурах 200-900°С.

2. Результаты изучения механизма влияния удельного сопротивления, параметра кристаллической решетки и толщины поверхностных слоев кремния, модифицированных облучением протонами и последующим вакуумным отжигом, на ВАХ pin-фотодиодов; режимы оптимальной протонной обработки диффузионных pin-фотодиодов с глубиной залегания р-п-переходов ~ 3 мкм, приводящие к повышению выхода годных приборов.

3. Результаты исследований влияния имплантации периферии р-п-переходов ионами N2+ или Аг+ на вольт-амперные характеристики фотодиодных структур различных типов на Si п- и р-типа проводимости, сформированных диффузией или ионной имплантацией; режимы оптимальных обработок - имплантации и последующего отжига, приводящие к значительному уменьшению темновых токов для каждого типа структур.

4. Режимы ионного легирования и защиты поверхности, позволяющие изготавливать фотодиоды на основе n-Si с характеристиками, соответствующими требованиям ТУ для их диффузионных аналогов.

Апробация работы:

Основные результаты диссертации отражены в 11 публикациях (среди них в 7 статьях, 3 тезисах докладов международных и всероссийских научных конференций и 1 трудах международного совещания) и автореферате. Результаты работы докладывались на VIII международном совещании «Радиационная физика твердого тела.» (Севастополь, 1998 г.), XIV Международной конференции по фотоприемникам, электронным и ионно-плазменным технологиям (Москва, 1998 г.), Второй Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния «Кремний - 2000» (Москва, 2000 г.), XVI Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2000 г.), Международном научно-техническом семинаре «Применение силовой электроники в электротехнике.» (Москва, 2000 г.).

Работа отмечена 3й премией Московского Физического Общества среди научных работ аспирантов 2000 г.

Связь с тематическими планами Работа выполнена в ЦКБ ОАО «Московский завод «Сапфир» в соответствии с тематическими планами Министерства Обороны Российской Федерации: ОКР «Кремний-РФ» -«Модернизация конструкции и технологии производства кремниевых pin-фотодиодов» (1993-1998 г.г.), НИР «Диод» - «Разработка ФПУ на основе pin-фотодиода из высокоомного кремния» (1995-1998 г.г.), ОКР «Сапфир-99» -«Разработка безкорпусного фотодиода с характеристиками фотодиода ФД-20-32к» (1999-2000 г.г.)

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 145 страниц машинописного текста, включая 48 рисунков и 7 таблиц. Список литературы состоит из 180 наименований.

4.2. Результаты исследования.

Для структур на p-Si изменение обратных ветвей ВАХ И-Л п+-р-пере-ходов в результате имплантации периферии ионами N2+ или Аг+ и отжига демонстрирует рис.4.3. Из данных этого рисунка следует, что имплантация и ионов Аг+ и ионов N2+ с дозой 1016 см"2 приводит к резкому уменьшению темновых токов, причем для напряжений свыше 50 В положительное влияние существенно выше для ионов N2+. Прогрев также несколько стимулирует снижение уровня темновых токов, однако более эффективно

1 (\ 9 действует увеличение дозы имплантации до 3*10 см" .Дальнейшее возрастание дозы на этих образцах существенного эффекта не дает. В общем применение имплантации периферии позволяет снизить на 2 порядка величины и более темновой ток при UO6P=200 В.

При этом обратные ветви ВАХ исследуемых п+-р-переходов имеют степенной характер (I ~ Un). Имплантация периферии приводит к уменьшению показателя степени от 1.6 для исходных структур до 1 для ионов Аг+ и 0.76 для ионов N2+. Таким образом обратный темновой ток исходных ионно-легированных структур обусловлен влиянием поверхности, которое нейтрализуется имплантацией ионов Аг+ или N2+, причем в большей мере приближает ВАХ к виду I ~ U0'5, соответствующему теории Шокли-Нойса-Саа, именно имплантация ионов N2+. Как видно из данных рис.4.4. зависимость прямой ветви ВАХ И-Л п+-р-переходов от режима имплантации периферии не менее значительна, чем зависимость обратной ветви ВАХ, чего ранее не отмечалось. При имплантации периферии крутизна прямой ветви ВАХ возрастает, а напряжение отсечки падает от 2.5 В у исходных структур до 0.75 В после оптимальной дозы (3*1016 см"2) имплантации ионов Ы2+.Как и для обратной ветви ВАХ прогрев при температуре 500°С после имплантации периферии не приводит к качественному, а лишь к слабому улучшению прямой ветви ВАХ. Расчет прямой ветви ВАХ в соответствии с выражением j =j 0* exp(eU/(ЗкТ) показал, что величина коэффициента неидеальности (3 уменьшается от 1.85 у

1 f\ 9 исходных структур до 1.2 и 1.05 для оптимальной дозы (3*10 см"), соответственно ионов Аг+ и ионов N2+. Такое изменение ВАХ объясняется уменьшением вклада тока поверхностной рекомбинации в прямой ток при имплантации периферии п+-р-перехода, причем в большей мере этот вклад уменьшается при имплантации ионов N2+, чем ионов Аг+.

Как следует из представленных данных имплантация ионов Аг+ или N2+ с энергией 100 кэВ по периферии планарных п+-р-переходов на высо-коомном кремнии с захватом границы п+-области при пороговых дозах имплантации и выше приводит к качественному улучшению прямых и обратных ветвей ВАХ, устраняя поверхностные соответственно рекомбинационный и генерационный токи. Это происходит за счет формирования дефектного поверхностного слоя с изолирующими свойствами взамен исходной поверхности, шунтировавшей металлургическую границу п+-р-перехода. При прямом смещении поверхностные токи утечки и рекомби

2,5

2 1,5

0,5 1 0

10 п ♦ п=1,0

1 - < п=1,б/ f г

А/

2 0,1 - 2 п=0,76

0,01 - У

1 '

0,1 10 1000 и, в

50

100

U06p. в

150

200

Рис.4.3. Обратные ветви ВАХ ионно-легированных п+-р-переходов до и после имплантации периферии и прогрева:

1- исходная структура;

2- после имплантации ионов Аг+ (Е=100 кэВ, Ф=1016 см"2);

3- после имплантации ионов Аг (Е=100 кэВ, Ф=10 см" ) и прогрева;

4- после имплантации ионов Аг+ (Е=100 кэВ, Ф=3*1016 см"2); j 16 2

5- после имплантации ионов N2 (Е=100 кэВ, Ф=10 см" );

16 2

6- после имплантации ионов N2 (Е=100 кэВ, Ф=10 см" ) и прогрева;

1 16 2

7- после имплантации ионов N2 (Е=100 кэВ, Ф=3*10 см" ).

Unp, В

Рис. 4.4. Прямые ветви ВАХ ионно-легированных п+-р-переходов до и после имплантации периферии и прогрева: 1 - исходная структура;

4* 16 2

2- после имплантации ионов Аг (Е=100 кэВ, Ф=10 см" ); 16 2

3- после имплантации ионов Аг (Е=100 кэВ, Ф=10 см" ) и прогрева;

1 16 2

4- после имплантации ионов N2 (Е=100 кэВ, Ф=10 см" ); j 16 2

5- после имплантации ионов N2 (Е=100 кэВ, Ф=10 см" ) и прогрева;

1 16 2

6- после имплантации ионов Аг (Е=100 кэВ, Ф=3* 10 см");

1 16 2

7- после имплантации ионов N2 (Е=100 кэВ, Ф=3* 10 см" ). нации прерываются этим слоем, а при обратном смещении электрическое поле фактически не проникает в него из-за экранирования дефектами; поверхностные токи утечки оказываются при этом незначительными из-за высокого сопротивления такого слоя.

Следует отметить несколько лучшие результаты при имплантации ионов N2+ по сравнению с ионами Аг+.Как уже отмечалось это связано с более высокими диэлектрическими свойствами и большей толщиной дефектных слоев, получаемых имплантацией ионов N2+. Данные по прогревам свидетельствуют о стабильности и даже некотором улучшении изолирующих свойств получаемых дефектных слоев, что имеет большое практическое значение, так как позволяет проводить технологические операции (например, напыление металлизации) после имплантации ионов N2+.

При исследовании структур на n-Si анализ всего набора полученных ВАХ для обоих режимов имплантации при формировании р+-п-переходов показывает, что для режима 1 (имплантация только ионов BF2+ с энергией 100 кэВ) характерны существенно худшие как прямые, так и обратные ВАХ исходных р+ш1+-структур, чем для режима 2. Обработка периферии таких структур фактически не приводила к улучшению их ВАХ, обратные токи которых почти на порядок величины превышали токи исходных структур, полученных в режиме 2. Прямые и обратные ветви ВАХ структур, изготовленных в режиме 2, до и после всех обработок периферии для обоих величин удельного сопротивления кристаллов представлены на рис.4.5 и 4.6, соответственно. Из данных этих рисунков следует, что исходные ВАХ -и прямые ветви и обратные - существенно отличаются от "идеальных" ВАХ: прямая ветвь имеет существенно завышенные напряжение отсечки (~ 2 В) и коэффициент неидеальности (3 (1.6-1.8), а обратная ветвь аппроксимируется зависимостью I ~ U", где п=1.3.

Первая обработка периферии р+-п-перехода (ионы N2+ с дозой 1016см" ) приводит лишь к незначительному улучшению обеих ветвей ВАХ (напряжение отсечки ~ 1.8-1.9 В, р ~ 1.5-1.6, n ~ 1.15). Последующее меза-травление (обработка П2) имеет результатом качественное улучшение прямой ветви (напряжение отсечки составляет ~ 0.7 В, а (3 ~ 1.3), двухкратное уменьшение величин обратных токов при UO6P=:200 В и уменьшение величины п до 0.78. Обработка поверхности меза-структуры l 16 2 ионами Аг (Ф=10 см") не приводит к заметным изменениям обеих ветвей ВАХ, а последующая обработка поверхности ионами N2+ с повышенной

1 О дозой имплантации (3*10 см" ) сдвигает обе ветви ВАХ дальше в сторону "идеальных": напряжение отсечки уменьшается до ~ 0.65 В, (3-до ~ 1.12, а обратные токи при Uo(5p=200 В уменьшаются еще более чем в 2 раза и при этом величина п (0.53) становится почти равной теоретической. Указанные значения характерных параметров ВАХ относятся к образцам, сформированным на основе кремния с удельным сопротивлением р=130 Ом*см. Для более низкоомного кремния значения всех параметров были несколько худшими, что следует из данных рисунка, из которого, в частности, видно, что величина темновых токов в этом случае вдвое больше.

Unp.B

Рис. 4.5. Прямые ветви ВАХ ионно-легированных р+пп+-структур до и после обработки периферии:

0, 1, 2, 3, 4 - рисх=20 Ом*см; 0*, 1*, 2*, 3*, 4* - рисх=130 Ом*см;

0, 0* - исходные; 1,1*- после обработки П1; 2, 2* - после обработки П2;

3,3*- после обработки ПЗ; 4, 4* - после обработки П4. иобР, В

Рис. 4.6. Обратные ветви ВАХ ионно-легированных р+пп+-структур до и после обработки периферии:

О, 1, 2,3,4- Рисх=20 Ом*см; 0*, 1*, 2*, 3*, 4* - рисх=130 Ом*см;

О, 0* - исходные; 1,1*- после обработки П1; 2, 2* - после обработки П2;

3,3*- после обработки ПЗ; 4, 4* - после обработки П4.

Объяснение полученных результатов следует искать, прежде всего, во взаимосвязи степени влияния поверхности с глубиной залегания р-п-перехода.

Разница характеристик структур, сформированных в различных режимах ИИ связана с тем, что в случае более мелких р+-п-переходов (0.2 мкм), получаемых имплантацией только ионов BF2+ с энергией 100 кэВ, когда ионы В+ имеют энергию только 20 кэВ (режим 1), поверхность достаточно эффективно влияет на металлургическую границу р+-п-перехода, увеличивая и прямое падение и обратные токи. Заглубление р+-п-перехода до 0.6 мкм при переходе к режиму 2, когда энергия ионов бора составляет

100 кэВ, позволяет в значительной мере уменьшить это влияние, оставляя его только в области планарной границы р+-области. Поэтому р+пп+-структуры, полученные в режиме 1, существенно уступают структурам, полученным в режиме 2.

Та же причина не позволяет с помощью имплантации ионов N2+ с до

1 fs 9 зой 10 см" произвести качественное улучшение ВАХ за счет уменьшения влияния поверхности вблизи планарной границы р+-области.Это достигается лишь с применением меза-травления на глубину 20 мкм, когда стравливаются остатки поверхностного слоя, нарушенного при обработках плас-тин.К дальнейшему улучшению ВАХ и приведению их почти в соответствие с теорией приводит последующая имплантация повышенной дозы (3*1016 см"2) ионов N2+. По-видимому, в этом случае формируется поверхностный слой, насыщенный дефектами в такой мере, что они почти полностью экранируют влияние поверхности на периферии р+-п-перехода.

Разница в результатах, полученных на кремнии с р=20 Ом*см и р=130 Ом*см объясняется более активным дефектообразованием при большей концентрации исходной примеси в кристалле.

4.3. Сравнение с диффузионными аналогами.

Для структур на p-Si необходимо отметить, что для И-Л п+-р-пере-ходов достаточно дозы 3*10 см" для того, чтобы получить наибольший положительный эффект, в то время как для диффузионных п+-р-переходов требуется доза не менее 6*1016 см"2.Эти данные свидетельствуют о том, что для получения положительного эффекта требуется соответствие глубины залегания п+-р-перехода и толщины дефектного слоя, которая растет с дозой имплантации.

Представленные на рис.4.7. обратные ветви ВАХ, приведенные к одной площади п+-р-переходов, свидетельствуют о том, что имплантация периферии почти вплотную приближает ионно-легированные п+-р-переходы к лучшим диффузионным п+-р-переходам, получающимся достаточно редко. Это подтверждает тот факт, что избыточные темновые токи pinфотодиодов определяются состоянием поверхности и свидетельствует о возможности их уменьшения или устранения ионной обработкой, осп б 150 О О

Г 100

50 0 0

50

100

U06p. в

150

200

Рис. 4.7. Семейства обратных ветвей ВАХ ионно-легированных и диффузионных п+рр+-структур:

1 - ИЛ-структуры;

2 - диффузионные структуры. которая применена в данной работе. Эти данные свидетельствуют также о том, что несмотря на традиционные сомнения разработчиков pin-фотодио-дов в применимости имплантационной технологии, получены И-Л п+-р-переходы, качество металлургической границы которых соответствует качеству металлургической границы лучших диффузионных п+-р-переходов.

Таким образом, экспериментально доказана возможность создания pin-фотодиодов с применением имплантационных процессов легирования, геттерирования и защиты поверхности, так как обработка периферии планарных п -р-переходов, созданных ионной имплантацией или диффузией, ионами N2+ или Аг+ с энергией 100 кэВ при захвате планарной границы и частично п+-области приводит к значительному улучшению прямых и обратных ветвей ВАХ. Достигнутые характеристики остаются стабильными при отжиге до 500°С и сопоставимы с характеристикам лучших диффузионных аналогов (см.табл.4.1).

Для структур на n-Si на рис.4.8 для выборки из пяти партий по десять диодных И-Л и диффузионных р+пп+-структур представлены семейства обратных ветвей ВАХ, приведенные к единой площади. Из этих данных следует, что лучшие И-Л р+пп+-структуры уступают лучшим диффузионным структурам по уровню темновых токов, причем преимущество диффузионных структур возрастает при увеличении напряжения. Характерные значения превышения величин темновых токов И-Л структур относительно лучших диффузионных возрастают от 2-х - до 5-ти -кратного при увеличении обратного напряжения от 50 до 200 В. При напряжении в пределах 25 В (наибольшее обратное напряжение, в пределах которого лимитированы обратные токи для всех серийно выпускаемых фотодиодов) отличие является незначительным (20-50%).

Uo6P.B

Рис. 4.8. Семейства обратных ветвей ВАХ ионно-легированных и диффузионных р+пп+-структур:

1 - ИЛ-структуры;

2 - диффузионные структуры.

Таким образом показано, что при оптимальных глубине залегания р+-п-перехода и качестве обработки поверхности исходных пластин имплантация периферии планарного р+-п-перехода ионами N2+ с энергией 100

16 2 кэВ и дозой выше 3x10 см" является эффективным средством устранения влияния поверхности на ВАХ р+пп+-структур. При этом по своим параметрам обработанные И-Л структуры практически вплотную приближаются к лучшим диффузионным аналогам, получающимся достаточно редко (см. табл.4.1).

1. Маркович М.И., Вологдин Э.Н., "Протонное облучение в технологии полупроводниковых приборов.", Электронная техника, Серия 2, Вып. 5(123), 1978, с.136-150.

2. Мейер Дж., Эриксон Л., "Ионное легирование полупроводников", Москва, "Мир", 1973, с.260.

3. Asom М.Т., Benton J.L., Appl. Phys. Lett., v.51, 1987, p.256.

4. Жуковский П.В., "Влияние условий ионной имплантации на дефектообразование в кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.26, вып. 1, 1992, с.150-158.

5. Козловский В.В., Ломасов В.Н., Молчанов В.М., "Характеристики пространственного распределения радиационных дефектов и водорода в кремнии после протонной бомбардировки.", Физика и техника полупроводников, т.20, вып.9, 1986, с. 1746-1747.

6. Вербицкая Е.М., Еремин В.К., Иванов A.M., Строкан Н.Б., Ли 3., Шмидт Б., "Роль кислорода в нестабильности углеродсодержащих дефектов в кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.27, вып. 11/12, 1993, с.2016-2022.

7. Вербицкая Е.М., Еремин В.К., Иванов A.M., Строкан Н.Б., "Особенности генерационного тока в облученных р+-п-переходах из высоко-омного кремния.", Физика и техника полупроводников, т.27, вып.2, 1993, с.205-213. легких ионов в полупроводники.",

8. Kraner H.W., Li Z., Posnecker K.U., Nucl. Instr. a. Meth., V.A279, 1989,p.266.

9. Александров O.B., Шевченко Б.Н., Каменец A.B., "Влияние радиационных дефектов на обратные токи кремниевых р-п-переходов.", Физика и техника полупроводников, т.26, вып.5, 1992, с.868-871.

10. Казакевич Л.А., Лугаков П.Ф., "Особенности отжига компенсирующих радиационных дефектов в бездислокационном кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.26, вып.6, 1992, с. 1142-1145.

11. Берман JI.C., "О механизме отжига дивакансий в кремнии, облученном протонами.", Физика и техника полупроводников, т.26, вып.8, 1992, с.1507-1509.

12. Бобрикова О.В., Обрехт М.С., Стась В.Ф., "Зарядовые состояния первичных радиационных дефектов и процессы дефектообразования в ОПЗ кремниевых диодных структур.", Физика и техника полупроводников, т.25, вып.5, 1991, с.829-837.

13. Наумова О.В., Смирнов Л.С., Стась В.Ф., "Природа центров Ес-0.37 эВ и образование высокоомных слоев в кремнии n-типа проводимости.", Физика и техника полупроводников, т.31, вып.8,1997, с.993-996.

14. Козловский В.В., Ломасов В.Н., "Влияние кислорода на перераспределение бора в кремнии при высокотемпературном протонном облучении.", Физика и техника полупроводников, т.19, вып.1, 1985, с.143-145.

15. Колесников Н.В., Мальханов С.Е., "Спектр и пространственное распределение радиационных дефектов в облученном протонами кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.22, вып.З, 1988, с.534-536.

16. Кучинский П.В., Ломако В.М., Шалевич A.M., "Возникновение и свойства дефектов в n-Si после облучения и последующего термического отжига.", Физика и техника полупроводников, т.28, вып.11, 1994, с. 19281936.

17. Колковский И.И., Лукъяница В.В., "Особенности накопления радиационных дефектов вакансионного и межузельного типов в бездислокационном кремнии с различным содержанием кислорода.", Физика и техника полупроводников, т.31, вып.4, 1997, с.405-409.

18. Кучинский П.В., Ломако В.М., Нетрунин А.П., "Инжекционная, электорополевая и термическая перестройка радиационных дефектов в р-кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.23, вып.9, 1989, с.1625-1628.

19. Вербицкая Е.М., Еремин В.К., Иванов A.M., Строкан Н.Б., Ли 3., Шмидт Б., "Радиационное воздействие дейтронов на приемники излучения извысокоомного кремния.", Физика и техника полупроводников, т.27, вып.7, 1993, с.1113-1120.

20. Вербицкая Е.М., Еремин В.К., Иванов A.M., Строкан Н.Б., Ли 3., "К вопросу о спектре глубоких уровней в кремниевых детекторах излучений.", Физика и техника полупроводников, т.25, вып.5, 1991, с.852-858.

21. Булгаков Ю.В., Игнатова Е.А., "Особенности термической перестройки радиационных дефектов в кремнии, облученном протонами, дейтронами и альфа-частицами.", Физика и техника полупроводников, т. 14, вып. 10,1980, с.2065-2066.

22. Абдуллин Х.А., Мукашев Б.Н., "Исследование вакансионных дефектов в монокристаллическом кремнии, облученном при 77 К.", Физика и техника полупроводников, т.29, вып.2, 1995, с.335-345.

23. Аброян И.А., Беляков B.C., Никулина Л.М., Титов А.И., "Влияние распределения бора на профили дефектов при облучении кремния легкими ионами.", Физика и техника полупроводников, т.15, вып.4, 1981, с.740-745.

24. Смирнов Л.С., "Вопросы радиационной технологии полупроводников", Новосибирск, Наука, 1980, с.294.

25. Мукашев Б.Н., Тамендаров М.Ф., Токмолдин С.Ж., "Состояние водорода и механизмы пассивации примесей и радиационных дефектов в кристаллическом кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.26, вып.6, 1992, с.1124-1134.

26. Мукашев Б.Н., Абдуллин Х.А., "Пассивация примеси и радиационных дефектов водородом в кремнии р-типа.", Физика и техника полупроводников, т.22, вып.6, 1988, с. 1020-1024.

27. Мальханов С.Е., "Дефектообразование в кремнии при протонном облучении.", Физика и техника полупроводников, т.29, вып.4, 1995, с.725-727.

28. Морозов Н.П., Тетельбаум Д.И., "Глубокое проникновение радиационных дефектов из ионно-имплантированного слоя в объем полупроводника.", Физика и техника полупроводников, т. 17, вып.5, 1983, с.838-842.

29. Мукашев Б.Н., Нусупов К.Х., Тамендаров М.Ф., "Рекомбинационные свойства кремния, легированного внедрением ионов водорода.", Физика и техника полупроводников, т. 14, вып.9, 1980, с. 17971799.

30. Козловский В.В., Ломасов В.Н., "Аномальное распределение бора и водорода на больших глубинах в кремнии после протонно-стимулиро-ванной диффузии.", Физика и техника полупроводников, т.21, вып.7, 1987, с.1238-1241.

31. Bulgakov Yu.V., Phys. Stat. Sol., v.A61, N8, 1980, p.81.

32. Маркович М.И., Бармина П.Т., "Исследование радиационных дефектов в кремнии после облучения протонами и отжига", Минск, "Наука", 1972.

33. Булгаков Ю.В., Яценко Л.А., "Исследование профиля радиационно-нарушенных слоев в кремнии методом растекания тока зонда.", Микроэлектроника, т.9, N 4, 1980, с.68-74.

34. Лугаков П.Ф., Лукъяница В.В., Муша В.В., "Особенности накопления радиационных дефектов в высокоомном р-кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.20, вып. 10, 1986, с. 1894-1896.

35. Козловский В.В., Ломасов В.Н., "Протонно-стимулированная диффузия имплантированных в кремний бора и фосфора.", Физика и техника полупроводников, т.21, вып.2, 1987, с.360-362.

36. Астахов В.П., Дроздов Ю.Н., Карашев Т.Б., Рубцов В.А., Стоянова И.Г., "Свойства pin-диодов, изготовленных внедрением ионов с изменяющейся энергией", Электронная техника, Сер.7,1980,Вып.З(150);

37. Bourguet P., Dupart М., Revue de physique appliquel,1980,N15,p.647652;

38. Chiu T.Y., Oldham W.G., International Conference of Ion Implantation: Equipment and Technology, Berlin,1983,p.465-472;

39. Spinelli P. e.a., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research", 1985,Vol.B10/l l,Nl,p.501-505;

40. Аброян И.А., Никулина JI.M., "Молекулярный эффект имплантации легких ионов в полупроводники.", Физика и техника полупроводников,т.31, вып. 10, 1997, с.1164-1167.

41. Антонова И.В., Шаймеев С.С., Тысченко И.Е., "Исследование методом DTLS дефектов, образующихся в кремнии при высокотемпературном облучении ионами NV, Физика и техника полупроводников, т.27, вып.2, 1993, с.234-238.

42. Reeson К.J., Nucl. Instr. a. Meth., v.B 19/20, 1987, p.269.

43. Качурин Г.А., Попов В.П., Плотников А.Е., "Имплантация азота в кремний.", Физика и техника полупроводников, т.23, вып.З, 1989, с.434-438.

44. A.C.N485682, Карашев Т.Б., Астахов В.П., Аранович P.M., "Ионно-лучевой способ изготовления планарного электронно-дырочного перехода";

45. Астахов В.П., "О механизме образования химического соединения ионным внедрением.", Электронная техника, Серия «Материалы», вып.5, 1975, с.66-73.

46. Двуреченский А.В., Каранович А.А., Гретцшель Р., "Распределение по глубине точечных дефектов в кремнии, облученном высокоэнергетичными ионами N5+, Si5+.", Физика твердого тела, т.40, вып.2, 1998, с.217-222.

47. Ogawa J., Koelsch R., Sol. Stat. Tech., v.28, N 11, 1993.

48. Rimini R., Garnero A., Nucl. Instr. a. Meth., v.B55, 1991, p.561.

49. Барабаненков М.Ю., Леонов A.B., Мордкович B.H., "Влияние природы бомбардирубщих ионов на образование радиационных дефектов в кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.32, вып.5, 1998, с.523-526.

50. Svensson B.G., Phys. Rev., V.B52, 1995, р.2522.

51. Аброян И.А., Никулина Л.М., "Накопление дефектов в кремнии при последовательном облучении ионами аргона и азота.", Физика и техника полупроводников, т.ЗО, вып.10, 1996, с.1893-1897.

52. Glaser Е., Physica Status Solidi, v. A62, N 2, 1982, p.603-614.

53. Mogro-CoMpero A., Defects of Silicon Symposium, San Francisco, 1983,p.595-603;

54. Качурин Г.А., Ободников В.И., Принц В.Я., Тысченко В.И., "Нейтрализация бора в кремнии высокотемпературным облучением ионами аргона.", Физика и техника полупроводников, т.28, вып.З, 1994, с.510-514.

55. Жуковский П.В., Канторов С.Б., Кищак К., Мончка Д., Стельмах В.Ф., "Аномальная зависимость коэффициента отражения кремния от дозы имплантации ионов Аг+.", Физика и техника полупроводников, т.25, вып.З,1991, с.556-558.

56. Антонова И.В., Качурин Г.А., Шаймеев С.С., Тысченко И.Е., "Формирование электрически активных центров за областью торможения ионов при высокотемпературной имплантации в Si.", Физика и техника полупроводников, т.ЗО, вып. 11, 1996, с.2017-2024.

57. Holldack К., Kerkow Н., Ferntrap W., Phys. St. Sol., V.A94, 1986,p.357.

58. Pichler P., Schork R., Klauser Т., Ryssel H., Appl. Phys. Lett., v.60,1992, p.953.

59. Морозов Н.П., Скупов В.Д., Тетельбаум Д.И., "Дефектообразование в кремнии при ионной бомбардировке за пределами области пробега ионов.", Физика и техника полупроводников, т. 19, вып.З, 1985, с.464-488.

60. Артамонова В.В., Валах М.Я., Романюк Б.Н., "Исследование процесса разупорядочения кремния при ионной имплантации Аг+.", Физика и техника полупроводников, т.22, вып.11, 1988, с. 1961-1966.

61. Schulz М., Metall-Semiconductor Contacts Conference, 1974, London, p.226-233.

62. Kurjata-Pfitzner E., Surfase Technology, v. 10, N 4, 1980, p.259-275.

63. Narayan J., Holland O.W., Journal of the Electrochemical Society, v. 131,N 11, 1984, p.2651-2663.

64. Hey строев В.П., Антонова И.В., Попов В.П., "Формирование донорных центров при различных давлениях в кремнии, облученном ионами кислорода.", Физика и техника полупроводников, т.ЗЗ, вып.Ю, 1999, с.1153-1157.

65. Eaglesham D., Phys. World, v.41, N 4, 1995.

66. Narayan J., Defects in Semiconductors, v. 2, 1980, p.191-207.

67. Мукашев Б.Н., Тамендаров М.Ф., Токмолдин С.Ж., "Состояние водорода и механизмы пассивации примесей и радиационных дефектов в кристаллическом кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.26, вып.6, 1992, с.1124-1134.

68. Носов Ю.Р.,"Физические основы работы полупроводникового диода в импульсном режиме", Наука, Москва, 1968.

69. Зи С., "Физика полупроводниковых приборов", Москва, Энергия, 1984, с.580.

70. Патент Великобритании (GB) N 1265926.

71. Патент Великобритании (GB) N 2223622.

72. Европейский патент (ЕР) N 0361319.

73. Патент США (US) N 4647955.

74. Патент США (US) N 5602415.

75. Патент СССР (SU) N 1256108.

76. Патент СССР (SU) N 1189300.

77. Патент СССР (SU) N 1200798.

78. Патент СССР (SU) N 1263151.

79. Патент СССР (SU) N 1648223.

80. Schmalzwasser Н., Richter A., Wissenschaftliche Zeitschrift der Friedrich Schiller Universitaet Jena, v. 35, N 4, 1986, p.505-508.

81. Wendland P., Optical Spectra, v. 7, N 10, 1973, p.33-36.

82. Климанов E.A., Кулыманов A.B., Лисейкин В.П., Юнгерман В.М., О вольтамперной характеристике кремниевого p-i-n-фотодиода большой площади, работающего в режиме полного истощения, Радиотехника и Электроника, 1976, N9, с. 1967-1974.

83. Вавилов B.C., "Радиационные методы в твердотельной электронике", Москва, Радио и связь, 1990, с. 184.

84. Евсеев Ю.А., Челноков В.Е., "Физические основы работы силовых полупроводниковых приборов.", Москва, Энергия, 1973, с.240.

85. Шалимова КБ., "Физика полупроводников", Москва, Энергоатомиздат, 1985, с.280.

86. Литвинов P.O., "Влияние поверхности на характеристики полупроводниковых приборов.", Киев, Наукова думка, 1972, с.310.

87. Пикус Г.Е., "Физика поверхности полупроводников", Москва, Наука, 1989, с.240.

88. Шокли В., Нойс Р., Саа К.,"Проблемы кремниевых р-п-переходов", Успехи Физических Наук, 1962,т.77,Вып.З,с.327-341.

89. Агаларзаде П.С., Основы конструирования и технологии обработки поверхности р-п-перехода, Под ред. В.Е.Челнокова, Москва, Изд. Сов. радио, 1978.

90. Вул Б.М., "Физика диэлектриков и полупроводников", Москва, Наука, 1988, с.370.

91. Adler M.S., Power Electronics Specialists Conference, 1975, Calverliti, p.300-304.

92. Патент Великобритании (GB) N 2060257.

93. Европейский патент (ЕР) N 0373752.

94. Патент США (US) N 4131793.

95. Wendland P., Silicon Photodiodes, Electro-Optical systems design, N8,1970.

96. Mindok R.M., Horak J.B., Труды конференции "Электрооптические системы", США, май, 1971.

97. Juhson J.C., An investigation of inwersion layer induced leakade current in abrupt p-n junctions, Solid-State Electronics, v.13, 1970, 1167-1174.

98. Кофпеонюк Н.Ф., Электронные элементы на основе структур полупроводник-диэлектрик, Москва, Изд. Энергия, 1976.

99. Tandon J.C, Roulston D.J., Chamberlain S.J, Solid-State Electronics, 1972,15,669.

100. Ригман M., Физические основы полевых транзисторов с изолированным затвором, Москва, Изд. Сов. радио, 1971.

101. Белова Г.А., Федорович Ю.В., Инверсионные слои на поверхности сплавных и планарных кремниевых переходов, Электронное приборостроение, 1968, вып.4, с.32-44.

102. Вылеталина О.В., Дзюбанова В.В., Дракин И.А., "Использование ионной имплантации для модификации свойств кремния и создания интегральных схем", Электронная промышленность, N 1, 1994, с.60-64.

103. А.с. N705921, Астахов В.П., Аранович P.M., Бромберг Б.В., Дудник В.Я., "Способ создания планарного мелкозалегающего р-п-перехода".

104. Schih Y., Washburn J., Material Research Society Symposium, San Francisco, USA, 1985, p.65-70.

105. Патент США (US) N 4290825.

106. Патент США (US) N 5561072.

107. Европейский патент (ЕР) N 0417955.

108. Горелкинский Ю.В., Мукашев Б.Н., Абдуллин Х.А., "Обнаружение низкотемпературной диффузии примесных атомов А1 в имплантированном водородном кремнии.", Физика и техника полупроводников, т.32, вып.4, 1998, с.421-428.

109. Александров П.А., Баранова Е.И., Городецкий А.Е., "Исследование распределения аморфной и кристаллической фазы ионно-синтезированного карбида кремния в кремнии", Физика и техника полупроводников, т.22, N 4, 1988, с.731-735.

110. Гавриков Г.А., Думиш Л.К., Шевченко Б.Н., "Протонное облучение в управлении параметрами полупроводниковых приборов.", Электронная техника, Серия 7, Вып. 1(104), 1981, с.8-12.

111. Международный патент (WO) N 9626536.

112. Патент ФРГ (DE) N 2440304.

113. Патент США (US) N 4069068.

114. Заявка Японии (JP) N 60-94768.

115. Иванов A.M., Строкан Н.Б., Шуман В.Б., "Свойства р+-п-переходов с заглубленным слоем радиационных дефектов.", Физика и техника полупроводников, т.32, вып. 13, 1998, с.359-365.

116. Schmidt I.B., Nucl. Instr. a. Meth, v.A377,1996, p.514.

117. Европейский патент (ЕР) N 0196122.118. Патент ГДР (DD) N 232138.

118. Патент Великобритании (GB) N 2183092.

119. Заявка Японии (JP) N 61-198681.

120. Патент США (US) N 3933527.

121. Болтовец Н.С, Исмайлов К.А, Тагаев М.Б, "Кремниевые диффузионные диоды с вольт-амперными характеристиками, близкими к идеальным .", Журнал технической физики, т.68, вып. 10, 1998, с. 131-132.

122. Патент Франции (FR) N 2357065.

123. Заявка Японии (JP) N 60-79718.

124. Крылов Д.Г, Галеев А.П, "Радиационное накопление в системе Si-SiC>2.", Физика и техника полупроводников, т.26, вып.7, 1992, с.1347-1351.

125. Макхамов Ш, Турсунов Н.А, Ашуров А, "Об особенностях образования радиационных дефектов в кремниевых структурах.", Журнал технической физики, т.69, вып.1, 1999, с. 121-123.127. Патент ГДР (DD) N 277552.

126. Европейский патент (ЕР) N 688055.

127. Международный патент (WO)N 94/05036.

128. Патент ФРГ (DE) N 2638956.

129. Патент ФРГ (DE) N 3208087.

130. Патент США (US) N 4584028.133. Патент ГДР (DD) N 249997.

131. Патент США (US) N 4902647.

132. Патент США (US) N 5198371.

133. Патент США (US) N 5518935.137. Патент ГДР (DD) N 257714.138. Патент ГДР (DD) N 259060.139. Патент ГДР (DD) N 264087.

134. Патент США (US) N 5173438.

135. Патент США (US) N 5538916.

136. Заявка Японии (JP) N 61-198746.

137. Заявка Японии (JP) N 63-17227.

138. Патент Германии (DE) N 19618861.

139. Патент США (US) N 3976511.

140. Патент США (US) N 5358877.

141. Патент США (US) N 5418375.

142. Астахов В.П., Рубцов В.А., Аранович P.M., Павлов П.В., "Эффекты изменения энергии ионов, воздействующих на мишень при имплантации", Физика и техника полупроводников, т. 15, N6, 1981, с.1140-1144.

143. Cseregi L., Chu W.K., Muller Н., Mayer J.W., Sigmon T.W.,"An influence of temperature theatment regime on defects in ion implanted <111> silicon", Radiation Effects, v.28, 1976, pp.227-233.

144. Струков Ф.В., Астахов В.П., Борискина JI.B., "Геттерирующая активность дефектов имплантационного происхождения в кремнии.", Поверхность. Физика, Химия, Механика, N6, 1989, с.92-99.151. Патент ГДР (DD) N 249997.

145. Патент ФРГ (DE) N 3743734.

146. Патент США (US) N 5358877.

147. Патент США (US) N 4131793.

148. Патент США (US) N 5436175.

149. Патент США (US) N 5589407.157. Патент ГДР (DD) N 267135.

150. Патент США (US) N 5395771.

151. Патент Великобритании (GB) N 1478003.

152. Патент Великобритании (GB) N 2211991.

153. Заявка Японии (JP) N 52-3277.162. Патент ГДР (DD) N 255029.163. Патент ГДР (DD) N 270798.

154. Патент США (US) N 4706377.

155. Патент США (US) N 5143858.

156. Европейский патент (ЕР) N 0437702.

157. Европейский патент (ЕР) N 671760.

158. Патент США (US) N 5508211.

159. Патент США (US) N 5783841.

160. Бару В.Г., "Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников", Москва, Наука, 1978, с.288.

161. Edwards J., Sensors, v. 5, N 12, 1988, p.26-32.

162. Патент Великобритании (GB) N 2060257.

163. Европейский патент (ЕР) N 0269359.

164. Европейский патент (ЕР) N 0373752.

165. Международный патент (WO) N 93/07644.

166. Патент США (US) N 4677740.

167. Патент США (US) N 4742384.

168. Патент США (US) N 5028549.

169. Патент США (US) N 5529948.

170. Патент СССР (SU) N 649270.