автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Исследование и разработка процессов термообработки полупроводниковых материалов для специального применения

На правах рукописи

5 Л •<]

ШАГАРОВ Борис Анатольезич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ ТЕРМООБРАБОТКИ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Специальность 05.27.06. — «Технология полупроводников и материалов электронной техники»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2000 г.

Работа выполнена в Открытом Акционерном Обществе «Аметист».

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор Фурманов Г. П. Консультант Кандидат технических наук, Крюков В. Л.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук Иванов Л.С.

Кандидат технических наук Гладких Е.Г.

Ведущая организация: ЗАО «Элма-Малахит». г. МОСКВА

Защита состоится «............» .......................................... 2000 г.

в..................час. на заседании диссертационного совета

Д.053.08.06. в Московском институте стали и сплазов по адресу: 117936, г. Москва, ул. Крымский вал. 3. Московский Институт Стали и Сплавов (Технологический Университет) ауд............. в............ часов.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «............» .............................. 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор физико-математических наук,

профессор Гераськин В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Современная электронная техника поставила перед разработчиками ряд новых проблем я области получения полупроводниковых материалов со специальными свойствами для использования их в качестве активных элементов новейших электронных систем . Наиболее актуальные вопросы перед технологами ставят отоэлектроника, материалы для приборов регистрации различного вида излучений и СВЧ-техники . Так для кремния, используемого в качестве основного материала фотоуправляемых панелей СВЧ-устройсгв и активных элементов ИК-преобразователей ионизационного типа, крайне важной является задача разработки новых технологических приемов, направленных на минимизацию содержания быстро диффундирую шлх примесей для повышения значений времени жизни неравновесных носителей заряда. Свойства современного арсенида галлия по-прежнему во многом определяются наличием высокой плотности дислокаций и остаточных механических напряжений. В настоящее время технология арсенида галлия широко использует операцию послеросгового отжига. Примем традиционно отжигают целые слитхи. Однако, более перспективным представляется применение для отжига пластин, вырезанных из слитка, что позволяет, кроме внутренних источников перераспределения дефектов, использовать также и внешние, а именно, поверхности пластины. При этом эффективность поверхности можно значительно повысить предварительно нанесенным на пластину покрытием. Для антимонида индия, используемого для создания эффективных фотоприемников в ИК-области спектра, остро стоит проблема повышения времени жизни неравновесных носителей заряда, как основного параметра, определяющего фоточувств ительность. Объемные монокристаллы и пластины, вырезаемые из слитков, имеют значения времени яшзки, не удовлетворяющие современным требованиям к фотоприемным устройствам. Для повышения значений времени жизни необходимы новые технологии термообработки пластин антимонида индия. . _____ . . .. .

Цель настоящей работы заключалась в разработке технологии термообработки полупроводниковых материалов с нанесением покрытий на поверхность пластин для придания им свойств, необходимых при создании СВЧ»устройств и активных элементов ИК>преобразователей.

Научная новизна работы.

1.Обоснована возможность геттерирования примесей в кремнии путем нанесения покрытий из силицидов тугоплавких металлов и на этой основе разработаны эффективные технологические режимы процесса геттерирования.

2.Установлено, что препицитация кислорода повышает эффективность процесса внешнего геттерирования. Обоснована роль внутриобьемных процессов генерации-рекомбинации межузельных атомов кремния как фактора геттерирования примесей.

3.Определены закономерности и проведен сравнительный анализ процессов геттерирования в кремнии, полученном различными методами и отличающимся значениями удельного сопротивления и концентрацией кислорода-Показаяо, что' воспроизаодимоть процессов геттерирования достигается при использовании в качестве исходного материала кремния, полученного методом БЗП.

4.Установлено влияние низкотемпературной обработки пластан полупроводникового компенсированного кремния , позволяющей повыагть удельное сопротивление и сремя релаксации неравновесных носителей заряда.Определены закономерности в поведении примесей золота?! никеля при термообработка.» пластин кремния (А. С. № 1589919.1990)

5. Показано, что нанесененис покрытия из диоксида кремния или кремний-вольфрам на поверхность резанных пластин арсенида галлия с последующей термообработкой существенно снижает уровень ростовых термонапряжений в полупроводнике в результате возникновения макронапряжений в гетероструктуре противоположного знака.( А.С_№1699177, А.С.№170106£.)

6.Достигнут рост времени жизни носителей заряда за счет эффекта геттерирования примесей термоакцепторами и редкоземельными элементами, что легло в основу разработанного технологического процесса получения пластин ангимонида индия с высокими значениями времени жизни неравновесных носителей заряда.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

1.Внедрен в производство способ получения высокоомного компенсированного кремния с высокими значениями времени релаксации дм СБЧ-техники.(А.С №1589919,1990)

3.Реалнзован способ термообработки пластин арсенида галлия марки АГЧП с однослойным покрытием из диоксида кремния и двуслойным - кремний-вольфрам (А.С.№1699177, АС..№1701063).

3.Внедрен в производство процесс термообработки пластин гнтимонида индия для фотоприемных устройств с применением покрытий из редкоземельных элементов.

Апробация работы. По результатам работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 изобретения.

Положения . выносимые на защиту.

1. Силициды тугоплавких металлов обеспечивают эффективное геттерирование примесей в кремнии.

2. Дефектообразование оказывает существенное влияние на процессы дифуззии глубоких примесей и геттерирование примесей в кремнии, полученном различными методами.Показана взаимосвязь процессов диффузии глубоких примесей и преципитации кислорода в кремнии.Рекомбкиаиия межузельных атомов кремния также влияет на процесс геттерирования примесей в нем.

3. Низкотемпературный длительный отжиг компенсированного золотом или никелем кремния приводит к повышению значений удельного сопротивления и времени жизни.

4. .Для получения высокоомного компенсированного кремния необходима реализация следующей последовательности операций: геттеривования, диффузионного легирования и низкотемпературного отжига.

5. Термообработка пластин арсенида галлия , покрытых диоксидом кремния' или двуслойным покрытием кремний-вольфрам уменьшают послеростовые термонапряжения.

6. Термообработка пластин антимонида индия для фотоприёмных устройств с применением геттера повышает время жизни носителей заряда. ' " " Структура и обьем диссертации.

Диссертация состоит из введения , четырех глав, основных выводов, библиографии, включающей 162 наименования, содержит 112 страниц, в том числе 12 таблиц. 25 рисунок и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введение обоснована актуальность и сформулирована цель работы.Охарактеризована научная новизна и практическая значимостьрезультатов, изложены основные положения , выносимые на защиту.

Глава 1 содержит обзор литературных данных, в котором рассмотрены основные факторы, определяющие свойства монокристаллического кремния и соединений АЗВ5 .и основные технологические приемы воздействия на них.

В частности, показано, что для кремния время жизни неравновесных носителей

заряда является важнейшим параметром, определяющим качества материалаЛроанализированы причины деградация времени жизни в кремнии. Показано, что главной причиной падение времени жизни является неконтролируемое загрязнение материала примесями, создающими глубокие уровня в запрещенной зоне. Рассмотрены основные свойства таких примесей, гас поведение при термообработка*.

В качестве способа минимизации содержания неконтролируемых примесей и

дефектов в кремнии изучены различные технологии геттер ироваяия. Основное внимание

г

уделено анализу методов геггерирования, использующих. в качестве внешнего геттера различные покрытия Показано, что при всем многообразии методов геггерирования не существует универсального способа. Выбор конкретного метода гепернровгнкя зависит от условий проведения процесса и типа удаляемой прямее«. Рассмотрено поведение примесей золота и никеля ори высокотемпературной диффузии в кремнии. Показано, что наличие любых дефектов кристаллической решетки приводят к ускорению диффузии глубоких примесей и неконтролируемому изменению их концентрации в объёме кремниевой пластины. Рассмотрена возможность целенаправленного использования процесса распада твердого раствора глубоких примесей при термообработках для управления параметрами компенсированного кремню.

Рассмотрены особенности процессов термообработки соединений АзВ* на примере арсеиида галлия и антимонида индия. Поеазака эффективность применения посдеростового отжига аре^нида гашшя доя снижены механических напряжений в ' слитках. Изучено влияние на свойства антимонида индия термообработки с образованием термоакцепторов. Рассмотрены процессы геггерирования структур аяшмоиида индия редкоземельными элементами, позволяющее увеличить время жизни неравновесных носителей заряда. Отмечено влияние термообработки на стехиометрию антимонида индия и концентрацию собственных точечных дефектов.

На основании проведенного анализа литературных источников конкретизированы задачи, которые ставятся и решаются в настоящей работе.

В гляве 2 описана технологическая аппаратура, использованная для термообработки полупроводниковых материалов, методы и объекты исследований.

Процессы термообработки и геггерирования кремния проводились на эхеперементалыюн установке высокотемпературной обработки легированного кремния

-УО.ПОЖЭ.-76-1 "ВОСТОК". В установке реализовано програлмкое снижен«

©

температуры со скоростью 0,2-30 С/мин. Конструктивно тепловой узел установки выполнен в виде двух термоблоков, что позволяет с высокой скоростью преодолевать

температурный интервал образования термодоноров в кремнии (SS0-3S0 С), а дальнейшее охлаждение осуществлять с малой скоростью.

Для термообработки пластин арсенида галлия и антимонида индия использовалась установка жидкофазной эпитаксии «АРГАЛ-2М», обеспечивающая точность поддержания температуры 0.5°С. При аналогичных возможностях по реализации программного снижения температуры данная установка отличается от установки «ВОСТОК» наличием единого перемещаемого вдоль реактора термоблока с температурной площадкой 600 мм.

Для экспериментов использовались пластины монокристалличесгого кремния п-типа проводимости диаметром 76 и 100 мм толщиной 400 - 2100 мхм. Пластины вырезались из слитков кремния, полученных различными способами:

-методом Чохральского - кремний МЧ, промышленная марка КЭФ-20, удельное электрическое сопротивление р = 20 Ом. см, концентрация кислорода [О.] менялась в

17 17 -3

пределах от б'10 до 8-10 см;

методом Чохральского с магнитным перемешиванием расплава - кремний МЧМ, р = 300 Ом.см, [О.] = ( 3-5 )-10П см"';

методом Чохральского с очисткой расплава цирконием - кремний МЧЦ, р=90 Ом.см, [О.] = ( 5-7 )-ю" см"3;

методом бесгигельной зонной плавки - кремний БЗП, р = 90-1500 Ом.см, [О.) <

16 -з 5-10 см ;

методом бесгигельной зонной плавки с последующим радиационным

16 -з

легированием - кремний РЛ, р = 90-300 Ом.см, [О.] < 5'10 см .

Для генерирования примесей в кремнии использовались пленки тугоплавких металлов, нанесенные на поверхность пластины методом магнетронного распыления. Пластины после напыления устанавливались вертикально в кварцевую лодочку и помещались в реактор установки "Восток", где проходили дальнейшую обработку.

Для экспериментов с соединениями Л3В5 использовались пластины монокристаллического арсенида галлия, выращенного методом Чохральского с жидкостной герметизацией расплава, диаметром 76 мм, толщиной 800 мкм. Слитки арсенида галлия легировались хромом в процессе роста или же были нелегированными. Пластины антамонида индия марки ПСИ 68-0-560 ЯеО.032.068 ТУ имели п-тнп проводимости и получались го слитков, также выращенных методом Чохральского.

Дм арсенида галлия в качестве покрытии были использованы пленки двуокиси

кремния, нитрида кремния, нитрида алюминия, вольфрама, ванадия и двухслойные пленки креиний-вольфрам. Все типы пленок наносились методом магнетронного распыления.

Термообработка шастай антимонида индия проводилась в условиях гетгерирующего воздействия РЗЭ.

Измерение удельного со противления пластин кремния проводилось по стандартной четырехзондовой методике. Для определения времени релаксации неравновесных носителей заряда применялись исследования кинетики фотопроводимости в СВЧ-поле при импульсном возбуждении лазером с длиной волны 1,06 мкм. Концентрация кислорода измерялась по ИК-поглощению. Содержание металлических примесей в кремнии оценивалось методом нейтронно - ажтивационного анализа (НАЛ ). Состав фаз на поверхности кремниевых пластин после термообработки определялся методом рееттенофазного анализа (РФА). Измерение плотности дислокаций в пластинах арсенида галлия проводилось стандартным металлографическим методом (травление в КОН). На пластинах антимонида индия после термообработки изготавливались МОП структуры с собственным анодным окислом и исследовались электрофизические и оптические характеристики материала.

Глава 3 посвящена разработке и обоснованию метода геттерирования примесей в кремнии силицидами тугоплавких металлов,особенностям поведения примесей золота и никеля при последующих обработках компенсированного кремния и низкотемпературному длительному отжигу, как способу повышения его параметров. Предварительно экспериментально был определен оптимальный режим охлаждения после всех применяемых термических обработок, предусматривающий медленное снижение

о

температуры печи, за исключением интервала 350-550 С, где охлаждение проводится с максимальной скоростью.

На основе сравнительного анализа значений времени релаксации установлено, что метод геттерирования силицидами тугоплавких металлов для решения задач, поставленных в настоящей работе, обеспечивает наибольшую эффективность по сравнению с известными способами геттерирования (табл.1). Таблица 1.

Значения времени релаксации( т )при геттерировании различными методами.

-■-Вид" " геттера Без геттера Нористыи кремний - ПК -германий " 11К кремний Р -слой ~ Силицид вольфрама

т ,мхс р 2-7 «Л 5-9 3-10 8-25 250-400

Определеяы оптимальные технологические условия процесса геггерирования. Показано, что из всего многообразия тугоплавких металлов максимальная эффективность геггерирования достигается при использовании вольфрама для формирования силицида

(табл.2).

Таблица 2.

Влияние типа тугоплавкого металла на эффективность гетгерирования кремния.

Тип металла W Та Nb Mo Я V Cr

Время релаксации,мкс 350 330 320 300 170 80 40

Согласно данным РФА успешная реализация процесса гетгерирования возможна при образовании устойчивой фазы состава \VSij, что обеспечивается отжигом в атмосфере очищенного водорода (табл.З ).

Таблица 3.

Влияние среды отжига на параметры образцов кремния.

№ п/п Среда отжига Металл Температура отжига, °С Время релаксации, МКС Поверхностные фазы

1. Исходный - - 9М00 *

"1. Водород - 900 15-20 -

S. Водород " 1100 7-12

4. ьодород W 900 33Ö-370 \VSij

5. Водород W 1100 320-360

6. Водород+НС1 - 900 1 26-35

7. Водород+НС'1 пио ib-Ab

" 8. Водород+жЛ W 900 130-170 следы \vsi2

" 9. ьодород+нс! W 1100 80-110 следы \V5i2

1U. Аргон уои 1U-15

Ii. Аргон пои »- VI ■

12. Аргон vV уои 10-15 \У,8Ю2,\УОЗ

Ii. Аргон W пои I5-i0 W,Si02,W0э

" 14. Вакуум 900 70-80

15. ВЛкууы W 900 90-110

Рост дисилицида вольфрама сопровождается генерацией избыточных вакансий в

приповерхносгной области кремниевой пластины, вследствие преимущественной диффузии атомов кремния через пленку растущего силицида. Область, обогащенная вакансиями, в дальнейшем служит эффективным стоком для примесей, в частности для меда и золота, что подтверждается данными НАА (табл.4).

Таблица 4.

Влияние режима геттерирования на эффективность удаления БДП, по данным НАА.

№ Геттер Температура и длитель-ность Концентрация БДПхЮ"", см""1

п/п отжига, ТС; 1,ч N0,

1. - - 7.7 3.2

2. - 900; 5 11.3 4.2

3. - 1100;5 19.4 4.9

4. 900; 5 3.2 0.7

5. \VSi2 1100; 5 5.4 0.9

Установлено, что проведение операции геттерирования силицидами тугоплавких металлов приводит к замедлению процесса генерации термодоноров, в кремнии МЧ. Исследовано влияние температуры и длительности отжига на эффективность процесса геттерирования В отсутствие геттера время релаксации имеет низкие значения и дополнительно снижается с повышением температуры отжига до значения 1мкс. При обработке с геттером, как для кремния МЧ так и для кремния БЗП, наблюдается

о

монотонный рост времени релаксации в температурном интервале 700-900 С, что связано с началом процесса формирования устойчивой фазы дисилицида вольфрама (рис.1). Дальнейшее повышение температуры обработки при использовании кремния МЧ приводит к заметному снижению значений времени релаксации, обусловленному интенсивным протеканием процессов преципитации кислорода (рис.1,а). Для кремния БЗП, где содержание кислорода невелико, время релаксации растет до температур

о

обработки 1050 С и далее выходит на насыщение (рис.1,б). Установлено, что увеличение

о

скорорти охлаждения после геттерирующей обработки выше 2 С/мин. приводит к

о

снижению значений времени релаксации, а при скорости охлаждения более 100 С/мин. эффект геттерирования практически полностью отсутствует.

Рис. 1 Зависимость времени релаксации от температуры обработки для кремния МЧ (а), кремния БЗП (б); 1 - образец без геттера, 2 - образец с геттером

Изучены особенности процесса гетгерирования в кремнии, полученном ' различными методами. Для сравнительного анализа использовалась модель, . рассматривающая межузельные атомы кремния ( МАК) в качестве инициаторов процесса гетгерирования, обеспечивающих перевод примесей в подвижное состояние:

Ме + вг = Ме. + Б!, (1)

В I I *

где Ме(, Ме. - атом примеси в узле и межузлии, 81 - атом кремния в узле и межузлии, соответственно.

В отличие от известных представлений об определяющей генерации МАК в геттер ирующей области на основе проведенных исследований установлено, что в кремнии МЧ и МЧМ преобладающее значение могут иметь внутриобьёмные процессы генерации -. рекомбинации МАК, связанные с преципитацией кислорода при термообработках. Так, рост кислородных преципитатов сопровождается эмиссией избыточных МАК:

281 + 20. = в! О + Бг, (2)

» X 2х - 1 , 1+1 2(1С+1) Г у 7

где Б^О^ - преципитат кислорода, О. - атом кислорода в межузлии.

С другой стороны, в области растущего преципитата может создаваться значительное пересыщение по МАК, что - приводит к образованию дефектов межузельного типа, являющихся стоком для МАК :

.ФЛ+^.ей-,. <3>

где (Б1)г - дефект, сток для МАК.

Показано, что при невысокой интенсивности преципитации кислорода генерация МАК приводит к росту эффективности гетгерирования, согласно (1) и (2). При таких условиях, в кремнии МЧ экспериментально наблюдаются значения времени релаксации более высокие, чем в относительно чистом кремнии БЗП (380 и 270 мкс, соответственно). При усилении преципитации кислорода эффективность гетгерирования снижается, вследствие образования дефектов межузельного типа в области растущего преципитата, служащих конкурирующими центрами захвата для МАК, согласно (1) и (3). Как следствие, зависимость времени релаксации от степени преципитации кислорода Д[0.] для

п -з

кремния МЧ имеет максимум в области Л[0.] = 0.2-1.0-10 см (рис.2,а). В случае кремния МЧМ, степень преципитации кислорода невелика, поэтому наблюдается монотонный рост времени релаксации при увеличении Д[0.] (рис.2, б). Степень преципитации кислорода для конкретного образца при выбранных условиях термо-

мкс

Рис.2. Зависимость времени релаксации от концентрации гтреципитированного кислорода Для кремния МЧ(а), МЧМ(б), Т ош=900 С, I от* =5 ч.

обработки зависит, главным образом, от концентрации кислорода, которая, в свою очередь, определяется положением образца в слитке. Подбором режима термообработки практически для каждого образца кремния МЧ можно получить широкий спектр значений времени релаксации (от 20 до 380 мкс). Чем выше исходная концентрация кислорода, тем при более кратковременных термообработках начинается образование дефектов межузедьного типа и наблюдается снижение времени релаксации. Для кремния БЗП и кремния РЛ время релаксации с увеличением длительности, термообработки практически ие изменяется, что обусловлено малой концентрацией кислорода в этих материалах. При этом абсолютные значения времени релаксации в кремнии РЛ заметно ниже (170-200 мкс), что связано с наличием остаточных радиационных дефектов, захватывающих МАК.

Для конкретизации рассмотренной модели геперирования изучена взаимосвязь процессов дефектообразоаания и диффузии глубокой примеси -золота. Диффузия золота представляет интерес в данном контексте в том числе и как процесс, обратный геттер ироваиию.

На основе исследования кинетики накопления золота в пластинах кремния с одинаковым исходным удельным сопротивлением ( 90 Ом.см ), полученного различными

о

методами - МЧЦ, БЗП, РЛ (температура диффузионного отжига 875 С) установлено, что форма кривых накопления золота для кремния с низким содержанием кислорода ( БЗП и РЛ) имеет обычный монотонный характер. При этом для кремния РЛ наблюдаются более высокие значения удельного сопротивления при равной длительности диффузионного отжига, что объяснется наличием остаточных радиационных дефектов в кремнии РЛ, служащих стоками для МАК и приводящих к ускорению диффузии золота, согласно известному механизму:

Аи. + 81 = Аи+81, (4)

1 в » г 7

где Аи., Аи^- атом золота в межузлии и узле, соответственно.

Для кремния с высокой концентрацией кислорода (МЧ, МЧЦ) кинетика накопления золота носит сложный характер и определяется положением образца в слитке. Отличительной особенностью зависимости удельного сопротивления от длительности диффузионного откига является участок с отсутствием роста удельного сопротивления. Такая ситуация реализуется в условиях сильного пересыщения по МАК, вызванного преципитацией кислорода, что приводит к подавлению диффузии золота, согласно (2) и (4). С другой стороны эксперементально обнаружено явление подавления преципитации кислорода при диффузионном легировании золотом ( табл.5 )

Таблица 5.

Влияние легирования золотом на преципитацию кислорода в кремнии.

О т ,с от*.' 900 1000

[0.]^10 ,см 6.73 7.03

[О.] ю",см" ■■ г'нелег. ' 6.25 6.32

Показано, что в условиях сильной преципитации кислорода и образования дефектов межузелъиого типа, согласно (3), имеет место ускорение диффузии золота. Для образцов с равным исходным удельным сопротивлением и различной степенью преципитации кислорода, полученной на этапе предварительного высокотемпературного

о

(Т=1050-1200 С) отжига, после диффузии золота наблюдается монотонный рост удельного сопротивления при увеличении значений А(0.). Установлено, что интенсивно протекающие процессы преципитации кислорода делают невозможной организацию управляемой диффузии глубоких примесей в кремнии МЧ. В кремнии БЗП основное влияние на диффузию оказывает толщина пластины (сток МАК происходит на поверхность), что позволяет разработать воспроизводимую технологию диффузионного легирования.

При дальнейших исследованиях диффузии золота и никеля в качестве исходного использовался только кремний БЗП. На основе экспериментальных результатов показано, что применение золота в качестве легирующей примеси не обеспечивает необходимой для панелей СВЧ-усгройств совокупности электрофизических параметров компенсированного кремния. Замена золота никелем наряду с упрощением и удешевлением технологического процесса позволяет увеличить время релаксации в 2-3 раза при сопоставимых значениях удельного сопротивления. Предварительное выполнение операции геттерирования дополнительно повышает время релахсации после диффузии глубоких примесей на 2060% в зависимости от качества исходного материала. Однако, и в этом случае выполнение требований по совокупности электрофизических параметров возможно только при использовании исходного материала с удельным сопротивлением не менее 1 кОм.см. Исследованы процессы распада твердых растворов золота и никеля при последующих обработках компенсированного кремния и на этой основе разработаны и оптимизированы

режимы низкотемпературного последиффузионного отжига, являющегося дополнительным технологическим приемом повышения параметров компенсированного кремния. Определены отличия в повелении примесей золота и никеля при последующих термообработках, обусловленные разными механизмами диффузии этих примесей, а также различным соотношением атомов в электрически активном узельном и неактивном межузельном положениях. Показано, что твердый раствор никеля остается устойчивым

о

при высоких температурах обработки ( 850-1050 С ), в то время как твердый раствор золота подвержен интенсивному распаду. При отжиге с дисилицидом вольфрама в качестве геттера, наоборот, наблюдается распад твердого раствора никеля при сохранении значений удельного сопротивления в образцах, легированных золотом. Использование

о ' . .

низких температур обработки (500-600 С) приводит к одновременному росту значений удельного сопротивления и времени релаксации как для золота, так и для никеля (табл.6), что связано с перераспределением атомов глубокой примеси между различными составляющими твердого раствора. Таблица б.

о

Параметры компенсированного кремния после низкотемпературной обработки (Т=560 С,

Удельное Легирующая Параметры кремния Параметры кремния

сопротивление примесь после диффузии после НТО

кремния,Ом.см р, Ом. см т, икс р, Ом.см т.мкс

400 Аи 2.210 29 7.110 34

400 Аи 1.2104 21 2.5 ю" 26

1000 Аи 7.010* 31 1.9 104 32

1000 Аи 2.3104 21 5.0 10* 20

400 1« 5.1 Ю* 59 7.9 ю' 131

400 № 9.110* 47 1.1 ю4 112

1000 № 1.110* 106 1.4 104 188

1000 № 3.2 104 61 3.5 104 125

В результате проведенных исследований определены технологические условия

проведения низкотемпературной обработки, позволяющие воспроизводимо получать компенсированный кремний с требуемыми параметрами.

Разработана технологическая схема получения высокоомного компенсированного кремния для панелей СВЧ-устрсйств, рассмотрены основные области применения такого материала.

Технологическая схема, предусматривает последовательное выполнение трех основных операций:

о

1) гетгерированне дисилицидом вольфрама (Т=1050 С, 1=5 ч);

2) диффузионное легирование никелем (Т=900-960 С, 1=15ч);

о

3) низкотемпературный длительный отжиг (Т=560 С, 1=20ч).

По результатам проведенных исследований оптимизированы температурно-временные режимы каждой операции с применением разработанного в главе 2 режима, охлаждения. Сформулированны требования к исходному кремнию: метод получения-БЗП, удельное сопротивление - не менее 300 Ом.см. Разработаны основные принципы контроля параметров компенсированного кремния. Показано, что кремний, полученный по разработанной технологии полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к материалу панелей СВЧ-устройсгв и обеспечивает успешную работу устройства в динамическом режиме. Рассмотрены другие области применения компенсированного креуиия, такие как многощелевые волноводные СВЧ-диафрагмы и преобразователи ИК-изображений ионизационного типа.

В главе 4 исследована возможность применения технологии термообработки пластин с покрытиями для получения материалов группы А3В5 со специальными свойствами.

В настоящее время в технологии арсенида галлия широко используется операция послеросгового отжига. Причем традиционно отжигают целые слитки. Показано, что более перспективным является применение для отжига пластин, вырезанных из слитка, что позволяет, кроме внутренних источников перераспределения дефектов, использовать также и внешние, а именно, поверхности пластины.. При этом эффективность поверхности можно значительно повысить нанесением на пластину определенных

покрьггий. Применение для отжига пластин, а не слитков позволяет более контролируемые условия охлаждения, т.к. в этом случае обеспечивается активный теплообмен между поверхностью полупроводника и технологической средой, что имеет немаловажное значение при использовании пластин большого диаметра. Операция отжига пластин с покрытием легко совмещается со стандартной технологией изготовления подложек, при этом покрытие наносится на пластины после резки, далее следует отжиг и операции шлифовки и полировки.

Пленки, использованные в качестве покрытия (двуокись кремния, нитрид кремния, нитрид алюминия, вольфрам, ванадий и двухслойная композиция кремний-вольфрам) имеют отличный от арсеяида галлия коэффициент термического расширения и во время термообработки создают упругие напряжения на границе раздела.

При отжиге пласпш ваАз с двухслойным покрытием ЭьШ происходит реакция силицидообразования, а механизм взаимодействия пленки силицида с объемом пластины ваЛя подобен кремнию. После отжига на отдельных пластинах наблюдалось снижение плотности дислокаций. Кроме того, термообработка приводила к дополнительному снижению механических напряжений (рис.3 ) при использовании покрытий из $¡02.

Рассмотрена технология получения антимонида индия с' повышенной фоточувствительностью для эффективных фсггоприемников в ИК-области спектра. В настоящее время антимония индия, в связи с освоением технологии создания МДП и МОП структур на его основе, широко используется как фоточувствктельный материал. Основным параметром, определяющим фоточувсгв ительность, является время жизни неравновесных носителей заряда. Для объемных монокристаллов и подложек, вырезаемых из слитков значения времени жизни при температуре измерения 77К не превышает 10~7 с, что не удовлетворяет современным требованиям к фотоприемным устройствам. Для повышения значений времени жизни в работе предложено использовать технологию термообработки с образованием термоакцепгоров в совокупности с геттерированием редкоземельными элементами. Термообработка пластин антимонида индия проводилась в парах сурьмы, источником которых являлся расплав 1п5Ь в 1п с добавками редкоземельных элементов. Редкоземельные элементы (гадолиний, иттербий и церий) вводились в приготовленную шихту в элементарном виде непосредственно перед загрузкой, так как они быстро окисляются на воздухе. Их содержание в раствор-расплаве колебались от 1 гп% до 0,002 ат%. Раствор-расплав предварительно отжигался при Т~650°С в течение 8-24 часов. Температура собственно гетгерирующего отжига варьировалась в пределах 285-500°С, а время отжига изменялось от 0,5 часа до 72 часов.

Рис.З Напряжение в пластинах арсенида галлия:

1-без отжига, 2-после отжига при Т=1173 К в течении 24 ч без покрытия, 3-после аналогичного отжига с покрытием из БЮ; (1=©-край пластины, 1=30— ее центр.)

Полный технологический цикл получения структур антимонида индия для фотоприемы« устройств оформлен комплектом технической документации Яе0.032..134 КТД "Структуры антимонида индия СИС93".

Во всех термообработанных структурах, полученных по разработанной технологии, наблюдалось повышение времени жизни неравновесных носителей заряда, что свидетельствует об улучшении структурного совершенства и гегггерирующем воздействии РЗЭ. После термообработки на пластинах изготавливались МОП структуры с собственным анодным окислом и исследовались электрофизические и оптические характеристики материала. В лучших образцах концентрация носителей заряда составляла 5-10п- см^муояйй! ~1014 см3) ,2 время »пни при Т=77К достигало значений 10'5с, т.е. материал, пошедший термообработку, обладает уникальными параметрами в сравнении с известными в настоящее время.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

I .Разработаны и обоснованы технологические режимы метода гетгерирования примесей в кремнии с использованием силицидов тугоплавких металлов. Определены основные условия реализации метода: восстановительная среда отжига, выбор в качестве геттера дисилицида вольфрама, проведение геттерируюшей обработки при температуре не ниже 1050 С , применение малых скоростей охлаждения после отжига( не более 2 С/мин). !

2. Выявлена роль межузельных атомов кремния, как инициаторов процесса гетгерирования примесей. Показано, что преобладающее значение могут иметь внутриобьемные процессы генерации-рекомбинации межузельных атомов кремния, связанные с с преципитацией кислорода в процессе термообработок.Установлено, что при невысокой интенсивности преципитации кислорода, генерация межузельных атомов кремния на растущих кислородных преципитатах приводит к росту эффективности гетгерирования.

3.Разработан способ получения кремния с удельным сопротивлением более 1000 ом.см и временем релаксации неравновесных носителей заряда не менее 100 мкс., который предусматривает последовательное выполнение операций гетгерирования силицидами тугоплавких металлов, диффузии глубокой примеси и последующей низкотемпературной обработки.Определены и оптимизированы температурно-временные режимы каждой операции, учитывающие параметры исходного материала.

4.Показана перспективность применения отжига пластин, а не слитков арсенида галлия, что позволяет, кроме внутренних источников перераспределения дефектов, использовать также и внешние, а именно поверхнность пластины. При этом эффективность поверхности можно значительно повысить нанесением на пластину диоксида кремния или двуслойного покрытия кремний-вольфрам.

5.Разработан способ термообработки пластин антимонида индия с образованием термоакиепторов в совокупности с генерированием редкоземельными элементами.

Содержание работы отражено в следующих публикациях: 1 .Геггерирование примесей в кремнии силицидами тугоплавких металлов./ Власов А. А, Крюков В.Л., Фурманов Г.П., Чепгуина С.Е., Шагаров Б.А- Электрон, техн. Сер. Материалы, 1989, №7, с.10-13.

2Влияние термообработки на электрофизические свойства кремния./ Крюков В.Л., Немерюк А.Г., Фурманов Г.П., Чешуяна С.Е., Шагаров Б.А.- Электрон, техн. Сер. Материалы, 1990, №1, с.49-52.

3.Способ получения зысокоомного компенсированного кремния./ Галченков Д.В., Крюков В.Л., Фурманов Г.П., Чешунна С.Е., Шагаров БА-А.с. СССР №1589919, 1990.

4. Крюков В.Л., Немерюк А.Г., Фурманов ГЛ., Шагаров Б.А. Способ обработки полупроводниковых пластин,-А.с. СССР №1699177, 1991.

5. Способ обработан пластин арсенида галлия./ Крюков В.Л., Немерюк А.Г., Фурманов Г.П., Чешуина С.Е., Шагаров Б.А-- А.с. СССР №1701068, 1991.

6. Поведение примесей кислорода и золота в кремнии / Бринхевич Д.И., Крюков В.Л., Петров В.В., Фурманов ГЛ., Шагаров Б.А.-Перспективные материалы опгоэлеггрониги, Калуга, 1999 г. с. 100-107.

7. Ноеый метод улучшения параметров полупроводниковых материалов/ Гореленок А.Т., Крюков В.Л., Фурманов ГЛ., Шагаров Б.А- Перспективные материалы оптоэлехтроняхи. Калуга, 1999, с. 108-115.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Литературный обзор. Процессы термообработки в производстве полупроводниковых материалов.

1.1. Высокоомный компенсированный кремний, легированный глубокими примесями.

1.2. Время жизни неравновесных носителей заряда в кремнии и пути его повышения.

1.3. Методы гетгерирования примесей в кремнии.

1.4. Процессы термообработки в технологии соединений Аз Bs.

Предложенный в СССР в 80-х годах новый тип антенного устройства, получивший название динамическая антенная решетка ( ДАР ), явился новым шагом в развитии современных радиолокационных систем. Конструкция ДАР в качестве активного элемента использует управляемую оптическим сканированием полупроводниковую панель, обеспечивающую СВЧ-топографию в поверхностных волнах, что позволяет осуществлять динамическое управление системой и перестройку частоты в широких пределах. Успешная работа антенного устройства возможна при изготовлении панели в виде полотна пластин кремния n-типа проводимости большого диаметра ( более 76мм ) с толстой ( 2мм) радиопрозрачной областью ( удельное электрическое сопротивление более 4

10 Ом.см ), характеризующейся высокими значениями времени релаксации при оптическом возбуждении материала ( более 100мкс).

Промышленное выращивание кремния с такими параметрами традиционным методом бестигельной зонной плавки ( БЗП ) представляет собой сложную и дорогостоящую задачу [1,2], поэтому был осуществлен поиск альтернативного способа, позволяющего значительно упростить и удешевить технологию. Способ предполагает использование компенсированного кремния, изготовление которого проводится по технологической схеме, отличной от традиционной.

Обычно компенсированный кремний получают методом высокотемпературной диффузии примеси, создающей глубокий уровень в запрещенной зоне кремния [3,4]. Процесс термической диффузии достаточно исследован и отработан, но, если достижение высоких значений удельного сопротивления ( до 10 Ом.см ) при использовании этого метода является разрешимой задачей, то получить приемлемые значения времени релаксации без применения специальных технологических приемов невозможно, вследствие рекомбинационной активности глубоких примесей. Обычный компенсированный (например, золотом) материал имеет время релаксации, не превышающее единиц микросекунд [4]. Поэтому, основной целью ставилась разработка технологических приемов повышения времени релаксации неравновесных носителей заряда в компенсированном кремнии. Для решения этой задачи в ходе выполнения работы был предложен и детально исследован метод гетгерирования примесей в кремнии силицидами тугоплавких металлов, определены и оптимизировании режимы последиффузионного низкотемпературного отжига, разработан режим охлаждения после термических обработок. Дополнительного повышения значений времени релаксации удалось добиться при замене традиционного золота, как легирующей примеси, на никель. Структурная чувствительность диффузии глубоких примесей и гетгерирования потребовала детального изучения процессов дефектообразования в кремнии различных марок при термических обработках. В результате были определены требования к исходному материалу и оптимальные технологические условия процессов гетгерирования и диффузионного легирования. На основе проведенных исследований была разработана трехстадийная технология, включающая операции гетгерирования, диффузионного легирования компенсирующей примесью и низкотемпературного отжига, позволившая 4 получать кремний с удельным сопротивлением более 10 Ом.см и временем релаксации не менее 100 мкс, что полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к материалу панелей СВЧ-устройств.

Свойства современного арсенида галлия во многом определяются наличием дислокаций и остаточными термонапряжениями после выращивания. Поэтому отжиг f пластин, а не слитков, позволяет, кроме внутренних источников перераспределения дефектов, использовать также и внешние, а именно поверхность пластины. При этом эффективность поверхности можно значительно повысить предварительно нанесенным геггерирующим покрытием.

Для антимонида индия, используемого при создании эффективных фотоприемников в ИК-области спектра, тоже остро стоит проблема повышения времени жизни неравновесных носителей заряда, как основного параметра, определяющего фоточувствительность.

Поэтому, цель настоящей работы заключалась в разработке технологии термообработки полупроводниковых материалов с нанесенными покрытиями на поверхность пластин для придания им заданных свойств.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Обоснована возможность геттерирования примесей в кремнии путем нанесения покрытий из силицидов тугоплавких металлов и на этой основе разработаны эффективные технологические режимы процесса геттерирования.

2. Установлено, что преципитация кислорода повышает эффективность процесса внешнего геттерирования примесей в кремнии. Обоснована роль внутриобьемных процессов генерации-рекомбинации межузельных атомов кремния как фактора геттерирования примесей.

3. Определены закономерности и проведен сравнительный анализ процессов геттерирования в кремнии, полученном различными методами и отличающемся значениями удельного сопротивления и концентрацией кислорода. Показано, что воспроизводимость процессов геттерирования достигается при использовании в качестве исходного материала кремния, полученном методом БЗП.

4. Установлено влияние низкотемпературной обработки пластин полупроводникового компенсированного кремния , позволяющей повысить удельное сопротивление и время релаксации неравновесных носителей заряда .Определены закономерности в поведении примесей золота и никеля при термообработках пластин кремния (А.С.№1589919,1990)

5. Показано, что нанесение покрытий из диоксида кремния или кремний-вольфрам на поверхность резанных пластин арсенида галлия с последующей термообработкой существенно снижает уровень ростовых термонапряжений в полупроводнике в результате возникновения маронапряжений в гетергструктуре противоположного знака (А.С. №1699177, А.С. №1701068)

6. Достигнут рост времени жизни носителей заряда за счет эффекта геттерирования примесей термоакцепторами и редкоземельными элементами, что легло в основу разработанного технологического процесса получения пластин антимонида индия с высокими значениями времени жизни неравновесных носителей заряда.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

1.

2.

Внедрен в производство способ получения высокоомнош компенсированного кремния с высокими значениями времени релаксации. (А.С. №1589919) Реализован способ термообработки пластин арсенида галлия марки АГЧП с однослойным покрытием из диоксида кремния и двуслойным- кремний -вольфрам. (А.С. №1699177, А.С.№1701068)

Внедрен в производство процесс термообработки пластин антимонида индия для фотоприемных устройств с применением покрытий из редкоземельных элементов.

Апробация работы.

По результатам работы опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 изобретения.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Силициды тугоплавких металлов обеспечивают эффективное гетгерирование примесей в кремнии.

2. Дефектообразование оказывает существенное влияние на процессы диффузии глубоких примесей и геттерирование примесей в кремнии, полученном различными методами. Показана взаимосвязь процессов диффузии глубоких примесей и преципитации кислорода в кремнии. Рекомбинации межузельных атомов кремния также влияет на процесс геттерирования примесей.

3. Низкотемпературный длительный отжиг компенсированного золотом или никелем кремния приводит к повышению значений удельного сопротивления и времени жизни.

4. Для получения высокоомного компенсированного кремния необходима реализация следующей последовательности операций: геттерирования, диффузионного легирования и низкотемпературного отжига.

5. Термообработка пластин арсенида галлия, покрытых диоксидом кремния или двуслойным покрытием кремний-вольфрам уменьшают послеростовые термонапряжения.

6. Термообработка пластин антимонида индия для фотоприемных устройств с при-to менением геттера повышает время жизни носителей заряда.

Структура и обьем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии, включающей 162 наименования, содержит 112 страниц, в том числе 12 таблиц, 25 рисунка, а также приложения.

4-57* выводы.

1. Разработаны и обоснованы технологические режимы метода геттерирования примесей в кремнии с использованием силицидов тугоплавких металлов. Определены основные условия реализации метода: восстановительная среда отжига, выбор в качестве геттера дисилицида вольфрама, проведение гетгерируюшей обработки при температуре не о о ниже 1050 С, применение малых скоростей охлаждения после отжига ( не более 2 С/мин ).

2. Выявлена роль межузельных атомов кремния, как инициаторов процесса геттерирования примесей Показано, что преобладающее значение могут иметь внутриобъёмные процессы генерации - рекомбинации межузельных атомов кремния, связанные с преципитацией кислорода в процессе термообработок. Установлено, что при невысокой интенсивности преципитации кислорода, генерация межузельных атомов кремния на растущих кислородных преципитатах приводит к росту эффективности ф геттерирования. 4

3. Разработан способ получения кремния с удельным сопротивлением более 10 Ом.см и временем релаксации неравновесных носителей заряда не менее 100 мкс, который предусматривает последовательное проведение операций: геттерирования силицидами тугоплавких металлов, диффузии глубокой примеси и последующей низкотемпературной обработки. Определены и оптимизированы температурно-временные режимы каждой операции, учитывающие параметры исходного материала.

4. Показана перспективность применения отжига пластин, а не слитков арсенида галлия, что позволяет, кроме внутренних источников перераспределения дефектов, использовать также и внешние, а именно,поверхность пластины. При этом эффективность поверхности можно значительно повысить нанесением на пластину диоксида кремния или двухслойного покрытия кремний-вольфрам.

5. Разработан способ термообработки пластин антимонида индия с образованием термоакцепторов в совокупности с геттерированиеы редкоземельными элементами.

- ЗО

4.3. Заключение

Таким образом, предложенный нами способ термообработки полупроводниковых пластин позволяет существенно повысить время релаксации неравновесных носителей заряда и уменьшить концентрацию фоновых примесей за счет улучшения стехиометрии в этих пластинах путем отжига под слоем анодного окисла.

Кроме того, термообработка пластин арсенида галлия под различными покрытиями позволяет снизить плотность дислокаций и повысить выход годного пластин за счет нанесения покрытия толщиной 200-3000 нм с коэффициентом термического расширения, отличающимся от КТР арсенида галлия не менее, чем в два раза, и отжига, в процессе которого на границе раздела пластина-покрытие образуются из-за разницы КТР значительные напряжения, инициирующие движение и аннигиляцию, а также за счет использования малых скоростей охлаждения, препятствующих образованию дислокаций в процессе охлаждения.

Во всех термообработанных структурах антимонида индия, полученных по разработанной технологии, наблюдалось повышение времени жизни, что свидетельствует об улучшении структурного совершенства и геттерирующем воздействии РЗЭ. После термообработки на пластинах изготавливались МОП структуры с собственным анодным окислом и исследовались электрофизические и оптические характеристики материала. Термообработанный материал имел концентрацию носителей заряда 5 10 см (исходная 10 см ), а время жизни при Т=77К достигало значений 10 е., что соответствовало необходимым для приборов параметрам.

1. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур. Физика и техника полупроводников, 1998, т.32, №1,с.З-78.

2. Kramer H.G. Float-zoning of semiconductor silicon. A perspective Solid State Technology,1983, Г1, p.129-135.

3. Милне А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках. Пер. с англ. М. Мир, 1977.-562с.,ил.

4. Компенсированный кремний.-Под ред. Болтакса Б.И.- Л.:Наука,1972.-124с.,ил.

5. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. Пер. с англ.- М.: Мир,1984.-475с.,ил.

6. Болтакс Б.И. Диффузия в полупроводниках -М.: Физматиздат,1961.-147с.,ил. 7.0мельяновский Э.М., Фисгуль В.И. Примеси переходных металлов в полупроводниках,-М.: Металлургия,1983.-192с.,ил.

7. Акчурин Р.Х. Физика и материаловедение полупроводников с глубокими уровнями М.: Металлургия, 1985.-173с., ил.

8. Бахадырханов М.К., Болтакс Б.И., Куликов Г.С. Диффузия, растворимость и электрические свойства кобальта в кремнии ФТТ, 1970, т. 12, f 1, с. 181-189.

9. Pandian V., Kumar V. Silver related deep levels in silicon Phys. Stat. SoHdi(a), 1980, v. 109, tl, p.273-278.

10. Baber N., Grimmeiss H., Weverman M. Characterization of silver-related deep levels in silicon J. Appl. Phys., 1987, v.62, Г7, p.2853-2*57.

11. Bagraev N.T. Electron localization on defects and optical nuclear polarization in disordered and semimagnetic semiconductors.- PbysicaB, 1983, v.l 16, Г2, p.236-243.

12. Melsi A., Courcelle Е., Zundel Т., SifFert P. Process-indused and gold acceptor defects in silicon.-Phys. Rev. В., 1987, v.36, Г15, p.8049-8062.

13. Ledebo L.-A., Wang Z.-G. Evidence that the gold donor and acceptor in silicon are two levels of the same defect.- Appl. Phys. Lett., 1983, v.42, Г8, p.680-682.

14. Van Staa P., Kassing R. The gold donor and acceptor level in p-type silicon.-Solid State Commun., 1984, v.50, П2, p.1051-1055.

15. Utzig J., Schroter W. Donor and acceptor behavior of gold in silicon.- Appl. Phys. Lett., 1984, v.45, Г7, p.761-763.

16. Morante J.P., Carceller J.E., Herms A. Dependence of the electron cross section for the acceptor gold level in silicon to donor ratio Appl. Phys. Lett., 1982, v.41, Г7, p.656-658.

17. Lu L.S., Nishida Т., Sah C.-T. Thermal emission and capture rates of holes at the gold donor level in silicon.- J. Appl. Phys., 1987, v.62, Г12, p.4773-4780.

18. Jang S.-L., Bosman G. Low field investigation of the gold donor level in silicon by noise and resistanse measurement J. Appl. Phys., 1989, v 65, Г1. p.201-204.

19. Nassiban A.G., Faraone L. Capture cross section of gold in silicon.- Appl. Phys. Lett., 1978, v.33,r5,p.451-452.

20. Richou F., Pelous G., Lecrosnier D. Thermal generation of carriers in gold doped silicon J. Appl. Phys., 1980, v.51, Г12, p.6252-6257.

21. Wu R.H., Peaker AR. Capture cross section of the gold donor and acceptor states in n-type Czochralski silicon.- Solid State Electron., 1982, v.25, Г7, p.643-649.

22. Brotherton S.D., Bichnell J. The electron capture cross section and energy level of the gold acceptor center in silicon.- J. Appl. Phys., 1978, v.49, Г2, p.667-671.

23. Brotherton S.D., Bradley P. Measurement of minority carrier capture cross section and application to gold and platinum in silicon.- J. Appl. Phys., 1982, v.53, ГЗ, p. 1543-1553

24. Lu L.S., Sah C.T. Electron recombination rates at the gold acceptor level in high resistivity silicon.- J. Appl. Phys., 1986, v.59, П, p.173-176.

25. Lang D. V., Grimmeis H.G., Meiger E., Jaros M. Complex nature of gold-related deep levels in silicoiL-Phys. Rev. В., 1980, v.22, Г8, p.3917-3934.-/if

26. Баграев H.T., Вихнин B.C. Корреляции в распределении донорных и акцепторных примесей в кремнии.-ЖЭТФ, 1984, т.86, П, с.200-211.

27. Баграев Н.Т., Власенко Л.С., Жданович Н С. Исследование примесных центров золота в кремнии.-Изв. АН СССР. Сер. Неорган. Матер., 1979, т. 15, Г5, с.725-730.

28. Hohne М. Gold-related EPR centres of low symmetry in silicon. Phys. Stat. Solidi(b), 1983, v.l 19, Г2, p.kll7-kl21.

29. Brotherton S.D., Bradley P, Gill A., Weber E.R. Electrical observation of the Au-Fe complex in silicon.- J. Appl. Phys., 1984, v.55, Г4, p.952-956.

30. Brotherton S.D., Bradley P, Gill A. Annealing kinetics of the gold-iron complex in silicon J. Appl. Phys., 1986, v.57, Г6, p. 1783-1790.

31. Kleinhen2 R.L., Lee Y.H., Corbett J.W. EPR observation of an Au-Fe complex in silicon -Phys. Stat. Solidi(b), 1981, v.108, Г2, p.363-371.

32. Assali L.V.C., Leite J.R. Electronic structure of the Au-Mn pair in silicon.-Solid State Commun., 1986, v.58, Г9, p.577-580.

33. Rodewald D., Severitt S., Volmer H., Labusch R. EPR invesnigation of CrCu and CrAu pairs in silicon.-Solid State Commun., 1988, v.67, Г6, p.573-576.

34. Hohne M. Electron paramagnetic resonance of gold in silicon Phys. Stat. Solidi(b), 1982, v.l09, Г2, p.525-534.

35. Hohne M., Lebedev A. A. Changes in the EPR of gold in silicon induced by light.- Phys. Stat. Solidi(b), 1981, v. 104, Г1, p.k79.

36. Li H.F., Chen J.X., Yao Y.S., Bai G. Au acceptor levels in Si under pressure.- J.Appl. Phys., 1985, v.58, Г7, p.2599-2606.

37. Joshi M.L., Dash S. Distribution and precipitation of gold in phosphorus-diffused silicon.- J. Appl. Phys., 1966, v.37, Г6, p.2453-2457.

38. Meek R.L., Seidel Т.Е. Enhanced solubility and ion pairing of Cu and Au in heavily doped silicon at high temperature.-J. Phys. Chem. Solids, 1975, v.36, Г7/8, p.731-740.

39. Cagnina S.F. Enhanced gold solubility effect in heavily n-type silicon.-J.Electrochem. Soc., 1969, v.l 16, Г4, p.498-502.ф 43.Dorward R.C., Kirkaldy J.S.- Solubility of gold in p-type silicon.-J.Electrochem. Soc., 1969,v.116, Г9, p. 1284-1285.

40. Aristov V.V., Bondarenko I. E., Heydenreich J. Electrical properties and defect structure of plastically deformed silicon crystals doped with gold Phys. Stat. Solidi(a), 1987, v. 102, Г2, p.687-695.

41. Шуман В. Б. О диффузии золота в кремнии ФТП, 1967, т.1, Гб, с.947-948.

42. Coffa S., Calgano L., Campisano S.U., Called G. Diffusion of ion-implanted gold in p-type silicon J. Appl. Phys., 1989, v.64 ,Г 11, p.6291-6295.

43. Бадалов A.3., Шуман В Б. Диффузия Au в n-Si ФТП, 1969, т.З, Г9, с.1366-1369.

44. Huntly F. A., Willoughby A.F.W. The effect of dislocation density on the diffusion of gold in thin silicon.-J.Electrochem. Soc., 1973, v. 120, ГЗ, p.414-422.

45. Cosele U., Frank W., Seeger A Mechanism and kinetics of the diffusion of gold in silicon. -Appl. Phys. A., 1980, v. 23 ,Г4, p.361-368.ф 50.Seeger A. On the theory of the diffusion on gold into silicon.- Phys. Stat. Solidi(a), 1980,v.61, Г2, p.521-528.

46. Morehead F., Stolwijk N.A, Meijberg M., Cosele U. Self-interstitial and vacancy contributions to silicon self-diffusion determined from the diffusion of gold in silicon.-Appl. Phys. Lett., 1983, v.42, Г8, p.690-692.

47. НШ M., Lietz M., Sittig R. Diffusion of gold in silicon-J.Electrochem. Soc., 1972, v. 129, Г7, p. 1579-1587.

48. Cosele U., Morehead F., Frank W., Seeger A Diffusion of gold in silicon: A new model-Appl. Phys. Lett., 1981, v.38, ГЗ, p. 157-159.

49. Stolwijk N. A., Schust«- В., Holze J. Diffusion of gold in silicon studied by means of neutroo-activation analysis and spreading-resistance measurements.-Appl. Phys. A, 1984, v.33 ,Г2, p. 133-140.

50. Mathiot D., Pfister J.C. Dopant diffusion in silicon: A consistent view involving nonequilibrium defects.- J. Appl. Phys., 1984, v.55 ,ГЮ, p.3518-3530.

51. Hu S.M. Interstitial and vacancy concentrations in the presence of interstitial injection J. Appl. Phys., 1985, v.57 ,Г4, p. 1069-1075.

52. Ahn S T., Grifin P.B., Shott JR. A study of silicon interstitial kinetics using silicon membranes: Applications to 2D dopant diffusion.- J. Appl. Phys., 1987, v.62 ,fl2, p.4745-4755.

53. It oh Y., Sugita Yo., Nazaki T Effect of carbon and oxygen precipitation on gold diffusion in silicon -Jap. J. Appl. Phys., 1989, v.28 ,fl0, p.1746-1749.

54. Антонова И.В., Васильев A.B., Панов В.И., Шаймеев С.С. Поведение примеси золота в кремнии при радиационно-термических воздействиях.- ФТП, 1989, т.23, Г2, с.253-256.

55. Антонова И.В., Шаймеев С.С. Влияние ионного облучения на диффузию золота в ф кремнии,- ФТП, 1995, т.29, Г1, с.3-7.

56. Могоока М., Tomokage Н, Yoshida М. Annealing of supersaturated low-temperature substitutional gold in silicon Jap. J. Appl. Phys., 1986, v.25 ,Г8, p. 1161-1164.

57. Morooka M., Kitagawa H., Tomokage H., Hirota S. Effect of annealing method upon annealing characteristics of supersaturated substitutional gold in silicon.- Jap. J. Appl. Phys., 1984, v.23 ,fl, p. 124-125.

58. Баграев H.T., Бочкарев Э.П., Власенко JI.C. Влияние распада твердого раствора золота29в кремнии на релаксацию ядер Si.- ФТТ, 1979, т.21, Г4, с. 1044-1048.

59. Баграев Н.Т., Власенко Л. С., Лебедев А А. Распад твердого раствора золота в кремнии.-ЖТФ, 1985, т. 5 5, Г11, с.2149-2169.

60. Бадалов A3., Шуман В.Б. Влияние комплексообразования на распад тв^эдого раствора Au-Si-ФТТ, 1970, т. 12, Г7, с.2116-2122.

61. J. Appl. Phys., 1989, v.28 ,ГЗ, p.305-310.

62. Kitagava H., Tanada S. Electrically active nickel in silicon studied by DLTS in several kinds of silicon diodes.- Phys. Stat. Solidi(a), 1990, v. 120, fl, p.k67.

63. Kitagawa H., Nakashima H. Nickel-related donor level in silicon.- Phys. Stat. Solidi(a), 1987, v.102, Г1, p.k23-k27.

64. Jaraiz M., Duenas S., Vicente J., Bailon L. Electron thermal emission rates of nickel centres in silicon.-Solid State Electron., 1986, v.29, Г9, p.883-884.

65. Czaputa R. Transition metal impurities in silicon: New defect reactions.- Appl. Phys.A., 1989, v.49 ,Г4, p.431-436.

66. Pearton S.J., Tavendale A.J. The electrical properties of deep copper- and nickel-related centres in silicon J. Appl. Phys., 1983, v.54 ,ГЗ, p. 1375-1379.

67. Куликов Г.С., Чичикалюк Ю.А, Юсупова Ш.А. Влияние марганца на диффузионное Ф распределение никеля в кремнии,- ФТП, 1995, т.29, ГЗ, с.469-473.

68. Pielita D.A., Masson D.B. Evaluation of gold by oxide precipitation in Czochralski silicon -J.Electrochem. Soc., 1988, v. 135, ГЗ, p.686-690.

69. Stacy W.T., Allison D.F., Wu T.C. Decorated defects in heat-treated silicon wafers.-J.Electrochem. Soc., 1982, у.129,Г5, p.1128-1133.

70. Ourmazd A., Schroter W. Phosphoros gettering and intrinsic gettering of nickel in silicon.-Appl. Phys. Lett., 1984, v.45, 7, p.781-783.

71. Бахадырханов M.K., Зайнабидинов C.K., Тешабаев A.T., Хаджаева М.А. Влияние термообработки на взаимодействие атомов никеля с кислородом в кремнии ФТП. 1976, т.10,Г5, с. 1001-1004.

72. Kitagawa Н., Hashimoto К., Yosbida М. Diffusion mechanism of nickel and point defects in silicon.- Jap. J. Appl. Phys., 1982, v.21 ,Г2, p.276-280.

73. Г лазов B.M., Земсков B.C. Физико-химические основы легирования полупроводников.-М: Металлургия -1967,- 321с., ил.

74. Трубицын Ю.В., Неймарк K.EL, Червоный К.Ф. Анализ и поведение металлическихф примесей в полупроводниковом кремнии Цветные металлы, 1990, П, с.87-88.

75. Лабунов В.А., Баранов И.Л., Бондаренко В.П., Дорофеев А.М. Современные методы геттерирования в технологии полупроводниковой электроники,- Зарубежн. электрон, техн., 1983, Г11,с.3-66.

76. Rohatgi A.,Rai-Choudhury P. Process-induced effects on carrier lifetime and defects in float-zone silicon.- J. Electrochem. Soc., 1980, v. 127, Г5, p. 1186-1190.

77. Hwang J.M., Schroter D.K. Recombination properties of oxygen precipitated silicon.- J. Appl. Phys., 1986, v.59 ,Г7, p.2476-2487.

78. Немцев Г.З., Пекарев А.И., Чистяков Ю.Д., Бурмистров АН. Гетгерирование точечных дефектов в производстве полупроводниковых приборов,- Зарубежн. электрон, техн., 1981, Г11, с.3-63.

79. Monkowski J R. Gettering processes for defect control.- Solid State Technology, 1981, v.24, Г7, p.44-51.

80. Wong H., Cheung N.W., Chu P.K. Gettering of gold and copper with implanted carbon in silicon.- Appl. Phys. Lett., 1988, v.52, Г11, p.889-891.

81. Frank W., Shroter W. Gold gettering in silicon by phosphorus diffusion and argon implantation: Mechanisms and limitations.- J.Appl. Phys.,1981, v.52 ,Г8, p.5090-5097.

82. Tseng W.F., Koji Т., Majer J.W., Seidel Т.Е. Simultaneous gettering of Au in silicon by phosphorus and dislocations.- Appl. Phys. Lett., 1978, v.33, Г5, p.442-444.

83. Baldi L.,Cerofolini G. Influence of phosphorus indused point defects on gold gettering mechanism in silicon.- J.Appl. Phys., 1980, v.51, Г2, p.1036-1038.

84. Baidi L.,Cerofolini G.,Ferla G. Heavy metal gettering is silicon device processing.-J.Electrochem. Soc., 1980, v. 127, Г1, p.164-169.

85. Polignano M.L, Cerofolini G., Bender H., Clayes C. Gettering mechanisms is Mlicon.

86. J. Appl. Phys., 1988, v.64, Г2, p.869-876.

87. Shark A.G., Shroter W., Berholz W. Mechanism of phosphorus diffusion gettering of cobalt in silicon studied by Mossbauer spectroscopy J.Appl. Phys.,1985, v.58, Г7, p.2519-2523.

88. Бирковой Ю.А., Гришин A.B. Исследование возможности создания эффективных гетгерирующих слоев для снижения плотности дефектов кристаллической структуры.-Электрон. техн. Сер. Микроэлектроника, 1989, Г1, с. 163-164.

89. Baginski Т А., Monkowski J.R. Germanium back-side gettering of gold in silicon.-J.Electrochem. Soc., 1986, v. 133, Г1, p. 142-147.

90. Baginski T.A., Monkowski J.R. The role of chlorine in the gettering of metallic impurities from silicon.- J.Electrochem. Soc., 1985, v. 132, Г8, p.2031-2033.

91. Falster R.J., Modlin D.N., Tiller W.A., Gibbons J.F. Effective gettering of gold in silicon at 900°C by low-current corona discharge J. Appl. Phys., 1985, v.57, Г2, p.554-558.

92. Graven R.A., Korb H.W. Internal gettering in silicon Solid State Technology, 1981, v.24, Щ Г7, p.55-61.

93. Baginski T.A., Monkowski J.R. Correlation of precipitation defects and gold profiles in intrinsically gettered silicon -J.Electrochem. Soc., 1986, v. 133, Г4, p.762-769.

94. GoorskyM.S., Logowsky J.K., Gatos H.S. The constractive behavior of Fe and Cr (fairing the intrinsic gettering of silicon.- J. Appl. Phys.,1988, v.64, Г12, p.6716-6720.

95. Pietila D. A., Masson D.B. Evaluation of intrinsic gettering of gold by oxide precipitation in Czochralski silicon.- J.Electrochem. Soc., 1988, v. 135, ГЗ, p.686-690.

96. Cerofolini G.F., Polignano M.L. A comparison of gettering techniques for very scale intergration.- J. Appl. Phys., 1984, v. 5 5, ГЗ, p 686-690.

97. Юб.Вгоппег G.B., Plummer D.J. Gettering of gold in silicon: A tool for understanding the properties of silicon interstitials.- J. Appl. Phys.,1987, v.61, П2, p.5286-5298.

98. Kang J.S., Schroder P.K Gettering in silicon J. Appl. Phys.,1989, v.65, Г8, p.2974-2985.

99. Итальянцев А.Г., Краснобаев ЛЯ., Кузнецов А.Ю., Омельяновская С.Г. Эффекты в полупроводниках при введении неравновесных вакансий.- Электрон, техн. Сер. Материалы, 1989, Г4, с.43-48.

100. Ю9.Мьюрарка Ш. Силициды для СБИС. Пер. с англ.- М.: Мир, 1986 176с., ил.

101. Maex K., Hove L. The effect of silicides on induction and removal of defects in silicon.-Mater. Sci. and Eng., 1989, v.4, tl-4, p.321-329.

102. Kamins T.I., Laderman S.S., Coulman D.J., Turner J.E. Interaction between CVD tungsten films and silicon during annealing J.Electrochem. Soc., 1986, v. 133, Г7, p. 1438-1442.

103. Wen D.S., Smith P L., Osburn C.M., Rozgonyi G.A. Defect annigilation in shallow p junctions using titanium silicide.- Appl. Phys. Lett., 1987, v.51, Г15, p. 1182- .) 84

104. Peterson H., Grimeiss H.G., Tilly L. Electrical and optical properties of molybdenum and tungsten related defects in silicon.- Semicond. Sci. and Technol., 1991, v.6, Г4, p.237-242.

105. Wang C.A., Sah C.T. Complete electrical characterization of recombination properties of titanium in silicon J. Appl. Phys.,1984, v.56, Г4, p.1021-1031.

106. Rohatgi A., Hopkins R.H, Davis J.R, Campbell RB. The impact of molybdenum on silicon and silicon solar cell performance Solid State Electronics, 1980, v.23, Г11, p.1185-1190.

107. Brat Т., Osburn C.M., Fmstad Т., Liu J. Self-aligned Ti silicide formed by rapid thermal annealing J.Electrochem. Soc., 1986, v. 133, Г7, p. 1451-1458.

108. Мешалкин A.B., Крюков В Л., Парамонов В.В., Новикова О.В., Золочение кремния методом химического осаждения,- Электрон, техника, Сер. Материалы, 1990, Г2, с.32-36.

109. Ильин М.А., Коварский В.Л., Орлов А.Ф. Определение содержания кислорода и углерода в кремнии. Заводская лаборатория, 1984, т.50, Г1, с.24-32.

110. Kaiser W., Frisch H.L., Reiss Н. Mechanism of the formation of donor states in heat-treated silicon -Phys. Rev., 1958, v. 112, Г8, p. 1546-1554.

111. Schmalz K., Gaworzewski P. On the donor activity of oxygen in silicon at temperatures 500 to 800°C.- Phys. Stat. Solidi(a), 1981, v.64, Г1, p.151-158.

112. Крюков В.Л., Никольский А.Д., Фурманов Г.П., Чешуина С.Е. Способ обработки 9 кремниевых пластин -А с. Г1575587,1990г.

113. Геттерирование примесей в кремнии силицидами тугоплавких металлов/ Власов АА., Крюков В.Л., Фурманов Г.П., Чешуина С.Е., Шагаров Б.А.- Электрон, техн. Сер. Материалы, 1989, Г7, с. 10-13.

114. Ш.Гореленок AT., Крюков В.Л., Фурманов Г.П. Геттерирование примесей и дефектов в Si, GaAs, InSb.- Письма в ЖГФ, 1994, т.20, П 3, с.60-65.

115. Крюков В.Л., Соколов Е.Б., Фурманов Г.П., Чешуина С.Е. Влияние среды отжига на рекомбинационные параметры кремния.- Электрон, техн. Сер Материалы, 1990, Г9, с.60-62.

116. Влияние быстродиффундирующих примесей на генерацию термодоноров в кремнии / Бринкевич ДИ., Крюков В.Л., Петров В.В., Соколов Е.Б., Фурманов Г.П.- Письма в ЖГФ, 1991, т.17, Г1, с. 14-16.

117. Phys. Stat. Solidi(a), 1989, v.lll, Г2, p.kl49-kl54.

118. Влияние термообработки на электрофизические свойства кремния/ Крюков В.Л., Немерюк А.Г., Фурманов Г.П., Чешуина С.Е., Шагаров Б.А.- Электрон, техн. Сер. Материалы, 1990, Г1, с.49-52.

119. Связь рекомбинационных свойств кремния с преципитацией кислорода при термообработках./ Власов А.А., Крюков В.Л., Кунакина О.В., Сказочкин А.В., Фурманов Г.П., Чешуина С.Е.- Известия АН СССР. Сер. Неорган, матер., 1990, т.26, П2, с.2453-2456.

120. Вигдорович ВН.,Крюков В.Л.,Фурманов Г.П. Объемные процессы генерации и рекомбинации межузельных атомов кремния, как факторы геттерирования примесей.-Доклады РАН, 1992, т.325, Г6, с.1181-1185.

121. Вигдорович В.Н.,Крюков В.Л.,Фурманов Г.П. Взаимосвязь диффузии золота и щ преципитации кислорода в кремнии Доклады АН СССР, 1991, т. 317, Г2, с. 359-3 63.

122. Власов А.А., Крюков В.Л., Фурманов Г.П., Чешуина С.Е. Влиянние преципитации кислорода на диффузию золота в кремнии.- Известия АН СССР. Сер. Неорган, матер., 1990, т.26, fl2, с.2649-2650.

123. Рассеяние носителей заряда в кислородсодержащем кремнии, компенсированном золотом./ Крюков В.Л., Нам Г.Ю., Петлицкий В Н., Фурманов Г.П., Чешуина С.Е.-Электрон. техн. Сер. Материалы, 1989, Г2, с.60-63.

124. Шкловский Б.И., Эфрос А Л. Примесная зона и проводимость компенсированных полупроводников,- ЖЭТФ, 1971, т.60, Г2, с.867-878.

125. Головкина Э.Д., Левченя Н.Н., Шик А.Я. Аномалия температурной зависимости холловской подвижности в компенсированном n-Ge ФТП, 1976, т. 10, Г2, с.383-386.

126. Влияние кислорода на поведение золота в кремнии/ Брянкевич ДИ, Крюков В.Л., Мерааи Ф., Петров В.В., Тужик Ю.Т., Фурманов ГЛ.- Известия АН СССР. Сер. Неоргаи матер., 1993, т.29, Г12, с. 1587-1589.

127. Кожитов Л.В., Крюков ВJL, Моргунов RB., Фурманов ГЛ Особенности поведения4 глубоких примесей в кремнии при термообработках.- Известия РАН. Сер. Неорган, матер.,1994, т.ЗО, 17, с.880-882.

128. Крюков В.Л., Стрельченко С.С., Фурманов Г.П. Высокоомный кремний для панелей СВЧ приемо-передающих систем Электронная промышленность, 1992, Г5, с.32-33.

129. Кеворков М.Н., Попков А Н., Успенский B.C. и др. Термоакцепторы в антимониде индия.-Неорганические материалы. Т. 16, №19,1980,с.2114-2118.

130. Ивлева B.C., Ольховикова Т.И., Селинина В.И., Фомин Ф.Г. Влияние некоторых дефектов роста на изменение типа проводимости InSb при термообработке-ЭТ. серия 6, Материалы, вып.1, 1972, с. 71-76.

131. Ф 150.Блаут-Блачев АН., Ивлева B.C., Пепик Н.Н. и др. Изменение свойств гь-InSb впроцессе термообработки.-Неорганические материалы, т. 12, №9,1976, с. 1663-1665.

132. Полупроводниковые фотоприемники: ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра. Под. Ред. Стафеева В.И.-М., 1884 г. 216 с.

133. Мильвидский М.Г , Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников.М.; Металлургия. !984 г. 256 с.

134. Заитов Ф.А., Горшкова О .В ., Поляков А.Я., Попков АИ. Раасчет гомогенности в антимониде и арсениде индия.-Неорганические материалы., т. 17.№ 9,1981 г. с.778-782.

135. Абоева Т.В. Природа и поведение собственных точечных дефектов и примесей в антимониде индия. Автореферат кандидатской диссертации. 1985 г.

136. Лозовский В.Н., Попов В.П. Характеристики роста кристаллов.Г/Ц5,1983 г., т. 6, № 1,с. 1-23.

137. Стрельченко С.С., Лебедю В.В. Соединения АзВ5. М.: Металлургия,1984 г. 144 с.

138. Крапухин В.В., Соколов И. А, Кузнецов Г.Д. Технология материалов электроннойф техники.-М.»МИСИС». 1995, 495 с.

139. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. Пер. с англ. Под. Ред. С.М. Горина.-М. Мир. 1984. 475 с.

140. Полуизолирующие соединения АзВ5. Под ред. Дж.Риса. Пер. с англ-М. Металлургия. 1984 г. 256 с.

141. Гореленок А.Т., Крюков В.Л., Фурманов Г.П. Геттерирование примесей и дефектов в Si, GaAs и InSb. Письма в ЖТФ, 1994., т. 20., вып. 13, с 60-65.

142. Бринкевич Д.И., Крюков В.Л., Петров В В., Фурманов Г.П., Шагаров Б.А. Поведение примесей кислорода и золота в кремнии. Калуга. Перспективные материалы оптоэлектроники. 1999 г.С. 100-108.

143. Гореленок А.Т., Крюков В.Л., Фурманов Г.П., Шагаров Б А. Новый метод улучшения параметров полупроводниковых материалов. Калуга. Перспективные материалы оптоэлектроники . с. 108-116.1. HI,, "УТВЕРЖДАЮ"

144. Зам. Руководителя AQOT «Аметист»f: ■ , (i. ЛЛ'т ( С st1. В.Н. Пахотов1. U . • (j ^ " ;"( 2000г.1. АКТ . внедрения в производство результатов диссертационной работы Шагарова Б.А.

145. Исследование и разработка процессов термообработки полупроводниковых материалов для специального применения".

146. Результаты диссертации Шагарова B.JT. внедрены в производство. При этом выполнены следующие работы:

147. АООТ «Аметист» освоил в 1994г. производство кремния по разработанной технологии.

148. А. П. Коржавый ГШ- Кривовичев ВЛШурыпщ