автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Влияние термообработки и легирования на свойства монокристаллического кремния

005001848

Тимошина Маргарита Игоревна

Влияние термообработки и легирования на свойства монокристаллического кремния

Специальность 05.27.06 «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники»

2 4 НОЯ 2011

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2011

005001848

Работа выполнена на кафедре «Технологии материалов электроники» в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС»

Научный руководитель: Кандидат физико-математических наук, доцент

Осипов Юрий Васильевич

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук, профессор

Бублик Владимир Тимофеевич

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Сорокин Юрий Геннадиевич

Ведущая организация: Институт общей и неорганической химии РАН

имени Н.С. Курнакова

Защита диссертации состоится «/^>> ^^ 2011 г. в ^ час. мин. на заседании диссертационного совета Д 212.132.06 при Национальном Исследовательском Технологическом Университете «МИСиС» по адресу: 119049, г. Москва, Крымский вал, д. 3, ауд. К - 421 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИТУ «МИСиС»

Автореферат разослан «_»_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.132.06

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Уровень развития современной полупроводниковой электроники тесно связан с достижениями в технологии полупроводниковых материалов. История технологии полупроводникового кремния характеризуется непрерывным стремлением к совершенству. Это вызвано тем, что совершенство кристаллов, однородность свойств по объему не только влияет на рабочие характеристики приборов и микросхем, но и определяет эффективность их производства. С увеличением степени интеграции свойства отдельного элемента все более определяются локальными свойствами кристаллической подложки. Кремний является основным материалом для изготовления интегральных схем высокой эффективности. Возможность совершенствования полупроводниковых приборов заложена в повышении качества подложек, характеристики которых находятся в прямой зависимости от свойств монокристаллов и изготовляемых из них пластин. Задача получения монокристаллов с равномерным распределением электрических свойств, пониженным содержанием остаточных фоновых примесей и структурных дефектов весьма актуальна. Таким образом, один из главных путей улучшения качества изделия полупроводниковой микроэлектроники - это улучшение качества исходных кристаллов кремния.

Термостабильность свойств кристаллов кремния относится к основным параметрам качества полупроводникового материала. Именно термостабильность свойств кристаллов кремния определяет устойчивость к деградации параметров микроэлектронных приборов при повышенных температурах и расширяет области их применения. Термостабильность кристаллов кремния имеет также существенное значение при изготовлении микроэлектронных приборов, поскольку в технологических процессах кристалл подвергается воздействию высоких температур, которые часто необратимо ухудшают свойства исходных кристаллов.

Актуальность проблемы обусловлена с одной стороны необходимостью выяснения закономерностей в процессах деградации электрофизических свойств кремния и управления ими, с другой - необходимостью создания полупроводниковых приборов на основе кремния со стабильными параметрами.

Известно, что процессы изготовления и эксплуатации полупроводниковых приборов сопровождаются различными термическими и радиационными воздействиями, что приводит к изменениям электрофизических свойств полупроводниковых материалов и приборов на их основе. Тем не менее, к полученным полупроводниковым приборам предъявляются жесткие требования по стабильности их параметров в различных радиационных и термических условиях работы.

Перспективными путями управления процессами деградации электрофизических параметров кремния являются его термообработка и легирование редкоземельными элементами (РЗЭ) и переходными металлами. Следует подчеркнуть, что РЗЭ после введения в монокристалл не проявляют электрической активности, то есть не образуют электрически активных комплексов.

Основная цель работы заключалась в комплексном исследовании электрофизических характеристик и особенностей структуры, выборе легирующих добавок и разработке способов термообработки промышленного кремния для повышения термостабильности полупроводниковых приборов на его основе. Конкретные задачи заключались в следующем:

- проведение комплексного исследования электрофизических и физико-химических свойств монокристаллического кремния, различных промышленных марок, в широком интервале температур (от азотной до 1600К), в том числе, исследование параметров электронного переноса в кремнии с целью оценки степени однородности высокоомного кремния;

- исследование влияния термической обработки на структуру и свойства монокристаллического кремния;

- разработка режимов и способов термообработок подложек кремния;

- изучение кинетики распада пересыщенных твердых растворов на основе кремния, определение механизмов распада;

- расчет энергии связи и зарядовой плотности кремния при легировании двумя примесями, основанный на применение системы неполяризованных ионных радиусов (СНИР).

получение на основе термостабильного и радиационностойкого ультрапрецизионных стабилитронов и транзисторов. Научная новизна работы:

1. Выполнены экспериментальные исследования гальваномагнитных эффектов в монокристаллическом высокоомном кремнии п-типа проводимости в области температур 140-540К. Разработаны критерии, позволяющие оценить степень неоднородностей кремния.

2. Проведены экспериментальные высокотемпературные исследования (от комнатной до 1600К) электрофизических параметров кремния различных промышленных марок. На кривых температурной зависимости постоянной Холла в области температур 1000К зафиксирован переход от п-типа проводимости к р-типу для кремния, полученного различными методами: Чохральского (Сг), бестигельной зонной плавкой БЗП (Бг) и нейтронного трансмутационного легирования (НТЛ).

3. Определено, что высокоомный монокристаллический кремний п-типа проводимости весьма чувствителен к условиям и режимам термообработки. Установлено, что диффузионное легирование БЗП кремния диспрозием позволяет повысить термостабильность кремния.

4. Показано влияние легирующих добавок на радиационную и термическую стойкость кремния. Проведен расчет энергии связи и зарядовой плотности кремния при легировании двумя примесями. Установлено, что натрий во взаимодействии с редкоземельными и переходными металлами способствует увеличению энергии связи в кремнии.

5. Проведено исследование кинетики распада пересыщенных твердых растворов на основе кремния. Показано, что полученные кинетические кривые относятся к классическим кинетическим кривым распада. Установлено, что атомы гадолиния стабилизируют состояние атомов золота в кремнии, атомы вольфрама -

атомов натрия, атомы германия - атомов марганца, что в итоге замедляло распад твердых растворов.

Практическая значимость работы:

1. Разработаны критерии, позволяющие оценить степень однородности высокоомного кремния путем анализа холловской и магниторезистивной подвижностей, измерения магниточувствительности напряжения проводимости и напряжения ассиметрии.

2. Разработаны режимы и способы циклических термообработок подложек кремния промышленных марок, повышающие его термостабильность. При этом сохраняются значения удельного сопротивления кремния с одновременным увеличением времени жизни неосновных носителей зарядов.

3. Применение предложенной в п.2 методики для изготовления транзисторов КТ - 8127, приводит к увеличению выхода годных на 20%.

4. Предложены методики термической обработки монокристаллов кремния, легированных редкоземельными элементами и переходными металлами, повышающие их термостабильность и однородность.

5. Показана возможность получения ультрапрецизионных стабилитронов на пластинах кремния, легированных редкоземельными и переходными элементами.

Основные положения, выносимые на защиту:

-критерии для оценки степени однородности кремния;

-результаты высокотемпературных исследований электрофизических параметров, в том числе инверсию знака проводимости при 1000К в кристаллах кремния вне зависимости от способа их получения;

-методики термообработки кремния, позволяющие термостабилизировать его электрофизические параметры;

-результаты расчета энергии связи кремния с некоторыми примесями, использование полученных данных дает возможность выбрать легирующие добавки для получения радиационного и термического стойкого кремния;

- результаты исследования кинетики распада пересыщенных твердых растворов на основе кремния. 81 - А1, — Сё — Аи, - - - ве - Мп.

Личный вклад М.И. Тимошиной состоял в проведении термических обработок монокристаллов кремния, измерении параметров электронного переноса монокристаллов высокоомного кремния, проведении выходного контроля качества транзисторов, проведении расчета энергии связи примесей в кремнии методом физико-химического моделирования, анализе полученных результатов, подготовке научных публикаций.

Апробация работы:

Материалы диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Всероссийская научная конференция «Физика полупроводниковых соединений и полуметаллов» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.); Международная конференция «Кремний -2002» (г. Новосибирск, 2002 г.); Международный семинар

«Полупроводниковые материалы для термоэлектрических устройств и солнечной энергии» ИМЕТ РАН (г. Москва, 2002г.); Третья Российская конференция по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе «Кремния -2003» (г. Москва, 2003г.); Третья Российская школа ученых и молодых специалистов, «Кремний-2005» (г. Москва, 2005г.); The tenth Scientific and Bisiness Conference, «Кремний-2006» (г. Прага, 2006 г.); Третья Международная

конференция по физике кристаллов «Кристаллография 21-го века» (г. Москва, 2006г.); Четвертая Российская конференция с Международным участием по физике, материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе (г. Москва, 2007г.); Пятый Российско-Японский семинар «Оборудование, технологии и аналитические системы для материаловедения, микро- и наноэлектроники» (г. Саратов, 2007г.).

Диссертационная работа выполнена при поддержке программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий», регистрационный номер НИР 09.01.020., 2002г.

Публикации:

По результатам диссертационной работы опубликовано 7 научных работ, в т.ч. 4 в изданиях, рекомендованных ВАК, 15 тезисов докладов на Российских и международных конференциях и семинарах.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 171 наименований, содержит 94 рисунка, 40 таблиц и 1 приложения. Общий объем работы составляет 210 страниц.

Основное содержание работы

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулированы задачи работы, ее научная новизна и выдвигаемые на защиту положения.

Глава 1. Аналитический обзор литературы

Первая глава диссертации представляет собой литературный обзор, в котором анализируются пути направленного изменения свойств кремния при термической обработке. Приводятся данные различных авторов по возможности управления деградацией электрофизических и физико-химических свойств кремния. Рассматриваются полиморфные превращения в кремнии и результаты исследования свойств кремния, легированного РЗЭ, натрием, золотом.

Глава 2. Методики эксперимента и расчета

Во второй главе приводится методика исследования электропроводности и эффекта Холла полупроводников при температурах от комнатной до 1600 К. Рассматриваются методические аспекты измерения гальваномагнитных эффектов в высокоомном кремнии и методика обнаружения неоднородности кристаллов.

Приведены характеристики исследуемых образцов, табл.1, методика определения параметров дефектов и примесей, создающих в запрещенной зоне кремния глубокие уровни (DLTS). Концентрацию кислорода определяли методом ИК - поглощения, для контроля оптических параметров применялся спектрометр типа SV-50 фирмы Hitachi, концентрация металлических примесей оценивалась методом нейтронно-активационного анализа (НАА), состав фаз на поверхности кремневых пластин после термообработки определяли методом рентгенофазного анализа (РФА), элементный состав монокристаллического кремния был определен методом вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС).

Таблица 1. Параметры монокристаллов Si, полученных методом HTJI, БЗП

№ Образцов Метод выращивания Тип проводимости Среда выращивания Ориентация слитка Удельное электр. сопротивление по торцу, кОм-см Время жизни H.H.3., МКС Длина/ диаметр, мм

верх низ

центр край центр край

1 НТЛ п аргон [111] 18,7 23,4 5,1 8,9 150 48 61

2 НТЛ п аргон [111] 20,5 15,2 4,4 5,98 200 82 62

3 БЗП п аргон [111] 7,63 17,4 7,3 16,0 164 63 62

4 БЗП п аргон [111] 6,8 5,8 13,7 8,6 480 47 62

5 БЗП п аргон [100] 7,9 8,3 8,4 72,1 218 53 62

6 БЗП п аргон [100] 5,0 5,6 6,1 7,2 1000 160 60

7 БЗП р аргон [100] 21.5 32.6 3,2 6,2 96 93 62

Глава 3. Влияние термообработки на электрофизические свойства кремния

3.1 Исследования параметров электронного переноса

В разделе 3.1 приведены результаты исследований эффекта Холла, физического поперечного магниторезистивного эффекта, электропроводности высокоомных образцов кремния п - типа проводимости, полученных методами БЗП и НТЛ, при нагреве от 120 до 540К. На рис. 1(а) приведены температурные зависимости электропроводности образцов (1-5), табл.1, из которого следует, что при нагреве и охлаждении имеется характерный минимум вблизи комнатной температуры. Холловская концентрация электронов (рисунок 1 (б)) в области температур ниже комнатной практически постоянная. Наиболее ярко отражает качество полупроводникового материала подвижность носителей заряда (рисунок 1 (в)). Она является функцией не только разного рода рассеивателей, но и неоднородностей, связанных с флуктуацией потенциала. На рис. 1(в) показаны Холловская (цн) и магниторезистивная подвижности (ца)- Значения ц„ несколько превышают предельные значения jxd дрейфовой подвижности, а именно магниторезистивная подвижность в области температур Т <330К ниже значения холловской на ~20-30% это различие, в частности, можно объяснить вкладом Холл-фактора гн.

Рис.1 Зависимости электрофизических параметров от обратной температуры: а - электропроводность, б - концентрация носителей заряда, в - подвижность.

В работе были определены напряжения ассиметрии иА5 и магниточувствительность напряжения проводимости ~ = /[ —]. Исходная

величина напряжения асимметрии в значительной степени определяется асимметрией расположения зондов Холла. Максимальное значение иАБ составляет порядка 0,1В, что при питании образца напряжением 10В соответствует сдвигу зондов друг против друга на 0,1 мкм. Всем образцам характерны «горбообразные»

(ретроградные) увеличения напряжений асимметрии при температурах больше комнатной, то есть в области температур, где начинается собственная проводимость. После прогрева образцов при повышенной температуре (400 - 540К) величина «горба», как правило, уменьшается, что свидетельствует о процессе отжига неоднородностей. В таблице 2 приведены значения Цдб при температуре Т = 300К для различных образцов, характеристики которых приведены в таблице 1.

Таблица 2. Напряжение асимметрии для образцов при температуре Т = ЗООК

Образец, № 1 2 3 4 5 6

иА8, мВ 1 15 1 51 92 34

Измерения магниточувствительности напряжения проводимости показали, что во всех образцах присутствуют крупномасштабные неоднородности проводимости [1]. Наблюдаемую температурную зависимость магниточувствительности можно объяснить следующим образом. Неоднородности концентраций сопровождаются флуктуациями потенциала. При температурах выше комнатной появляющиеся электроны собственной проводимости «смывают» потенциальный рельеф. Величина магниточувствительности напряжения проводимости ориентировочно пропорциональна величине неоднородности концентрации электронов. В табл. 3 приведены оцененные значения неоднородностей концентрации электронов в области температур от Т = 220К до Т= ЗООК.

Из приведенной таблицы следует, что неоднородность концентрации электронов в исследуемых образцах, оцененная из величины магниточувствительности напряжения, составляет от 1 до 36%.

Таблица 3. Неоднородность концентрации электронов (%) в образцах оцененная из величины магниточувствительности напряжения проводимости

Образец, № 1 2 3 4 5 6

Неоднородность, % 2-6 2-13 1 -6 1 -36 2-16 1 -9

Таким образом, по измерениям напряжения ассиметрии, магниточувствительности напряжения проводимости в монокристаллическом п-типа можно адекватно оценить степень неоднородности монокристаллического кремния.

3.2 Электрофизические свойства монокристаллов кремния промышленных марок в широком интервале температур 3.2.1 Эффект Холла

Исследования электрофизических параметров проводили на монокристаллах кремния, полученных методами Cz (КЭФ-0,7, КЭФ-4,5, КЭФ-7), Fz, п- и р-типа проводимости, а также нейтронного трансмутационного легирования (HTJI) в интервале температур 300 - 1200К как при нагреве, так и при охлаждении со скоростью ~5 К/мин. Результаты исследования температурных зависимостей электропроводности, холловской концентрации и подвижности носителей заряда показали следующее. У монокристаллов марки КЭФ (рисунок 2(а)) в области температуры -1000К происходит смена знака постоянной Холла. В образцах с наибольшей концентрацией фосфора обнаружен гистерезис проводимости и подвижности носителей заряда (рисунок 2(в)).

Рис.2 Температурные зависимости электропроводности о (1), холловской концентрации носителей заряда п (2), подвижности ц (3) кремния, выращенного методом Чохральского: а-КЭФ-7,5; б-КЭФ-4,5; в-КЭФ-0,7

Монокристаллы, выращенные методом ¥г, отличаются высокой степенью химической чистоты, имеют максимальное удельное сопротивление (более 30 КОмсм), что определяется присутствием бора в концентрации не более 2-10 см". Содержание же компенсирующих донорных примесей не превышает 10" см"3 для кремния п-типа проводимости. На рисунке 3(а) и (б) приведены зависимости электрофизических параметров от обратной температуры на образцах Бг кремния п-типа проводимости. На полученных зависимостях также наблюдается смена знака проводимости эффекта Холла.

На образцах кремния р-типа проводимости (рисунок 3(в)) в процессе нагрева дважды наблюдается смена знака эффекта Холла: при температурах вблизи 373К и при 973К. Образцы отличаются не термостабильностью всех исследуемых параметров.

На рисунке 3(в) приведены результаты исследования образцов кремния, полученного методом НТЛ. Также видна смена знака эффекта Холла при той же температуре, как и у остальных образцов. Нагрев образца приводит к сильной искаженности кривых концентрации носителей заряда и подвижности при

температурах, близких к комнатной. Охлаждение образца приводит к плавному увеличению указанных параметров. На кривых электропроводности (нагрев -охлаждение) наблюдается гистерезис при температурах ниже 423 К.

Проведение для всех образцов последующих циклов (нагрев - охлаждение) приводит к стабилизации исследуемых параметров.

Рис.3 Температурные зависимости электропроводности (1), холловской концентрации носителей заряда (2), подвижности (3) высокоомного кремния, полученного методом бестигельной зонной плавки: а - кремний п-типа проводимости, в - р-типа проводимости, г - НТЛ

Установлено, что изменение знака проводимости наблюдается для всех исследуемых образцов кремния независимо от методов выращивания, поэтому обнаруженный эффект - инверсия знака проводимости при температурах -1000К, -можно отнести к фундаментальным особенностям поведения кремния при высоких температурах.

По-видимому, изменение знака проводимости, наблюдаемое в монокристаллах кремния, связано со структурными превращениями, которые приводят к появлению полей упругих напряжений, которые, в свою очередь, перераспределяют концентрации точечных дефектов. Например, приводят к уменьшению концентрации вакансий и соответственно к изменению типа проводимости [2].

Термообработка кремния

Были проведены работы по исследованию влияния термообработки на концентрацию глубоких уровней и время жизни неосновных носителей заряда в высокоомном кремнии п-типа проводимости с удельным сопротивлением более 2 КОм-см, полученным методом Рг.

Термообработка (ТО) шлифованных, а затем химически полированных образцов, проводилась на воздухе при температурах 823К, 1073К и 1473К в течение 5 часов, таблица 4. из которой следует, что исходный кремний имеет невысокое время жизни т = 15мкс. Глубокие центры, обнаруженные в верхней половине запрещенной зоны (ловушки электронов Е) имеют весьма низкую концентрацию < 5 • 1010 см"3 и с учетом их сечения захвата не могут быть причиной низкого т.

Таблица 4. Влияние термообработки на концентрацию глубоких центров

Режим ТО Т,К v0„, К/мин Эффективная концентрация центров, при Т =300К, см"3 Глубокие уровни Концентрация глубоких центров, см"3 Время жизни дырок тр, МКС

Е,, эВ о, см

Исходный 8,410" Е-0,15 Е-0,55 2,ЗТ0'16 3,2- 10ш 3,0109 15

TOI 823 охлаждение с печью 1,3-10" Е-0,20 Е-0,29 Е-0,5 5-Ю"16 1,410"17 3,2Т0"15 з-юш 1,810'° 1,5-1010 25

Т02 1073 тоже 1,9-10" Е-0,32 Е-0,53 1,6-10'и 1,ЗТ010 16

ТОЗ 1473 <0,5 8,4-10" Е-0,26 Е-0,32 Е-0,53 10'15 10"15 5-10,и 8-109 5,7-109 12

Т04 1473 5-20 5,210" Е-0,26 Е-0,29 Е-0,5 Е-0,53 210" 1,5Т012 7,7-10" 9,310" 1

Т05 1473 5-20 1T0U Е-0,23 Е-0,53 1,610" 4,2Т012

эпитаксиальный p-i-n переход 2,4-10" Е-0,2 Е-0,23 Е-0,43 1<Г" 2Т0"17 2,2 ТО"15 2,410" 1-Ю12 9-Ю10

диффузионный p-i-n переход 1,2-10" Е-0,55 Е-0,38 Н-0,25 Н-0,5 1,610" 1,4-1010 8,7Т010 10"

Проведенные термообработки с медленным программируемым охлаждением со скоростью уохл < 0,5 К/мин приводят к образованию дополнительных глубоких уровней с концентрацией не превышающей 5-Ю10 см'3, при этом время жизни дырок тр почти не меняется. Увеличение скорости охлаждения (до 5-20 К в мин.) после высокотемпературной обработки при 1473К приводит к резкому падению тр до 1мкс и возрастанию концентрации глубоких центров вплоть до 10 см' .

Рт-структуры двух видов: изготовленные по эпитаксиальной технологии и диффузионные, дали сходные результаты по времени жизни и эффективной концентрации ионизированных центров в ¡-области. Доминирующей ловушкой в эпитаксиальных рт-структурах является электронная ловушка Е=0,23 эВ, в диффузионных Е=0,55 эВ и несколько дырочных ловушек.

Таким образом, проведенные исследования позволили сделать заключение, что кремний содержит, по всей видимости, примеси, которые при

высокотемпературной обработке могут переходить в электрически активное состояние. Об этом свидетельствует сильная зависимость тр и концентрации глубоких уровней от скорости охлаждения.

Глава 4. Радиационная и термическая стойкость кремния

В четвертой главе проанализирован выбор легирующих добавок, повышающих термическую и радиационную стойкость кремния, показано влияние термической обработки на структуру и свойства легированного монокристаллического кремния.

Для обоснования выбора легирующих добавок использовали принцип металлохимии комплексного легирования, основой которого является система неполяризованных ионных радиусов [3], что позволило провести расчет энергии межатомного взаимодействия кремния при растворении в нем как различных простых веществ [4], так и одновременно нескольких примесей.

Представляет интерес комплексное легирование одновременно несколькими примесями. На рис.4 приведены зависимости энергии связи (D) от межатомных расстояний (d) в кремнии, рассчитанные по уравнениям:

0 434

RA№jgaA

D = 85 ptt - 310 (2)

где: pt - зарядовая плотность; zA - эффективный заряд атома, легирующий добавки; RÂ - радиусы атомов; аА - угол наклона зависимости £gR, = f(n), n -число отделяемых электронов.

На рис. 5 показана взаимосвязь между энергией связи и зарядовой плотностью для межатомного расстояния d=0,14 нм.

Рис.4 Зависимость энергии связи Б от межплоскостного расстояния d при двойном легировании кремния

Рис.5 Зависимость энергии связи Б от зарядовой плотности р^ при двойном

легировании кремния

Показано, что наиболее высокими значениями энергии связи отличаются группы веществ Аи-№, РЗЭ-Ыа, \V-Na и МЬ-Ыа, причем по сравнению с простыми веществами, например с Аи, энергия связи увеличивается в 1,5 раза, причем значительное увеличение энергии связи наблюдается при двойном легировании с Иа.

Влияние термической обработки на структуру и свойства легированного монокристаллического кремния.

Проведены исследования микроструктуры, микротвердости, параметров решетки, коэффициента термического расширения Сг - 81, легированного примесями В, 8п, В+8п, В+Мо, ве, Ег, Но, Ыа, XV, Ыа Ыа вводился методом ионной имплантации, остальные примеси в процессе выращивания.

На дилатограммах Сг - 81, легированного примесями В, 8п, В +8п , В+Мо, ве, Ег, Но с концентрациями до 1016 см'3 , наблюдаются температурные интервалы отклонения коэффициента термического расширения (а) от монотонной зависимости. Показано, что полученные кривые качественно не отличаются. При этом с ростом энергии связи атомов кремния, наблюдается сдвиг этих отклонений в область более высоких температур, таблица 5.

Таблица 5. Температуры максимального отклонения от монотонной зависимости коэффициента термического расширения и соответствующие им его значения

81 Чохральского/ легирующий элемент Температура/коэффициент термического расширения К/а-10"6 К"'

81 Чохральского 623/4,3 973/4,4 1173/5,3

81+В 673/3.9 1023/4.4 1173/4.1

Б^Бп 673/4.2 973/3.7 1173/4.1

81+Ое 773/4.0 1123/4.3

81+В+8п 723/4.5 973/4.3 _

8+В+Мо 823/4.2 973/4.0 1123/4.0

81+Ег 773/3.9 1023/4.1

81+Но 653/4.3 - 1123/4.2

Полученные данные температурных исследований микроструктуры, микротвердости (Нц), рентгеноструктурного анализа указанных образцов подтверждают результаты дилатометрических измерений.

Проведены исследования влияния легирования Бу (с концентрацией ~ 1016 см"3) и нейтронного легирования на структуру и свойства Гг — п — типа проводимости, р = ЗКОмсм;

Микроструктурный анализ показал, что дефекты в исходном кремнии БЗП имеют типичный характер типа впадин, по классификации поверхностных дефектов пластин кремния, приведенной в стандарте А8ТМ Р154. На образцах 51<Эу> те же дефекты, но большие по размерам и их концентрация меньше, рис. 6 (а). Наблюдаемые дефекты относятся к вакансионным ямкам. После термообработки при Т=1423К в течении 45 мин. они «растворились» и возникли дислокации рис.б(б). На 81 НТЛ, рис. 6(в) наблюдается очень большое скопление дефектов, по

всей видимости, мелкие комплексы точечных дефектов. После отжига точечные дефекты и комплексы (растворяются) и возникают дислокации 6(г).

Рис.6 Микрофотографии поверхности кремния, увеличения х200: а -легированный диспрозием; б - легированный диспрозием после термообработки; в - кремний HTJ1; г - кремний НТЛ после термообработки

Кинетика распада твердых растворов на основе кремния.

Приведены результаты экспериментальных исследований кинетики распада твердых растворов на основе кремния: Si-Al, Si-Na, Si-W-Na, Si-Cd-Au, Si-Ge-Mn. Все легированные монокристаллы выращены методом Чохральского. Исследования изменения концентрации носителей заряда в зависимости от времени отжига проводили методом измерения эффекта Холла.

Система кремний-алюминий.

Температуры для отжига выбирались в соответствии с диаграммой фазовых равновесий Si-Al [5], а именно 773, 823,973, 873К (выше и ниже температуры нонвариантного превращения, Тнп = 850К). Образцы помещались в эвакуумированные до 10"4 мм.рт.ст. и запаянные кварцевые ампулы. Отжиг проводился в течении различного времени с последующей закалкой в воде. Для исследования микроструктуры образцы травили в 30% водном растворе NaOH. Было выявлено, что в исходном образце (плотность дислокаций Nd = 2103 см"3) в процессе отжига в местах скоплений дислокаций происходит зарождение и рост новой фазы, рис.7.

б в

Рис.7 Микрофотографии образцов Si-Al. Тотж = 873К, увеличение 200 а- отжиг 2,5ч., б - отжиг 5ч., в - отжиг 8ч,

Проведенный локальный рентгеноспектральный анализ показал, что размер выделившейся фазы составляет от 50 до 150 мкм, а состав фазы соответствует 82% А1. Полученные методом эффекта Холла концентрации носителей заряда в процессе отжига непрерывно уменьшаются до определенного значения. Продолжение отжига не приводит к ее существенному изменению, рис.8.

igt

Рис.8 Кинетические кривые отжига системы Si-Al

Временная зависимость скорости распада запишется в виде:

V

N(t) = N0 exp

(3)

где - начальная концентрация А1 в образцах, - текущее значение

концентрации А1 в образцах с течением времени, т - постоянная распада.

Проведенные исследования показали, что при температурах выше температуры нонвариантного превращения происходит выделение жидкой фазы (п= 3/2),где п - форма выделившегося зародыша, в основном в местах скоплений дислокаций. Энергия активации процесса распада при этом значительно ниже (ДЕ=0,6эВ) энергии активации процесса распада при температурах ниже Тнп (ДЕ>1,8эВ), табл.6.

Исследование кинетики распада остальных твердых растворов проводили аналогично исследованию кинетики распада твердого раствора кремний -алюминий. Все полученные концентрационные зависимости соответствовали уравнению (3).

Система кремний-натрий-вольфрам

Полученные кинетические данные по распаду Ыа в кремнии позволяют предположить ретроградный характер солидуса в БьИа и как следствие этого, выделения второй фазы при указанных температурах отжига имеют жидкое состояние, при п=3/2 (что говорит о сферической форме выделившегося зародыша), и небольшую энергию активации процесса распада (0,75эВ). Кинетические кривые распада твердого раствора ЗьИа-ХУ, аналогичны кривым распада системы БьЫа

Процесс распада одностадийный, энергия активации процесса распада равна 0,86 эВ, эти значения выше, чем у системы поэтому можно сказать, что

легирование XV приводит к замедлению процесса распада.

Система кремний- гадолиний- золото

Кинетические кривые распада твердого раствора - вс! - Аи показывают, что распад протекает равномерно и одностадийно. Гадолиний замеляет процесс распада Аи в 81, т.к. энергия активации распада Аи в равна 0.3 эВ, а с 6(1 - 0,57 эВ таблица 6.

Система кремний-германий-марганец

Для исследования твердого раствора был использован Сг-Бь Легирование германием проводилось в процессе выращивания. Концентрация Бе в образце р-типа составила 1-2-1019 см"3 . Диффузия марганца проводилась из газовой фазы в интервале температур 1273-1323К в течение 6 часов. После диффузии со всех сторон сошлифовывался слой толщиной 50-100 мкм. В результате были получены компенсированные образцы с концентрацией носителей заряда 2,5-1016 см"2.

Полученные нами данные по энергии активации 0,95 эВ значительно выше, чем при распаде марганца в кремнии (0,75эв). Это подтверждает тот факт, что коэффициент диффузии марганца в присутствии германия существенно изменяется и атомы германия, замедляют распад твердого раствора Бьве-Мп, т.е. стабилизирует состояние атомов марганца в кремнии. В таблице 6 приведены результаты исследования кинетики распада изученных твердых растворов на основе кремния, где ДЕа- энергия активации распада, п - форма выделившегося зародыша.

Таблица 6. Результаты исследования кинетики распада твердых растворов на основе кремния

Система Температура отжига, К ДЕа, эВ п

Si-Al 773 1.8 1

823

873 0.6 3/2

973

Si-Na 623 0.75 3/2

673

723

Si-Na-W 623 0.86 2

673

723

Si-Au-Gd 973 0.57 1

1073

1173

Si-Ge-Mn 373 0.95 2

423 2

473 1.5

Глава 5. Получение приборов на основе кремния

В пятой главе на основе выполненных исследований были проведены работы по разработке режимов термической обработки подложек кремния для изготовления транзисторов марки КТ-847, КТ-8127.

В результате исследований были выбраны схемы термообработок для кремния, полученного методом которые позволили сохранить исходное значение удельного сопротивления пластин и увеличить время жизни неосновных носителей заряда. Показано, что термообработанные пластины, могут повысить процент выхода годных транзисторов на 20%.

Приводятся характеристики прецизионных стабилитронов, на основе кремния, легированного редкоземельными и переходными элементами. Данные стабилитроны обладают увеличенным технологическим запасом по основным параметрам и увеличенной спецстойкостью. Основные выводы:

1. В результате анализа холловской и магниторезистивной подвижности, данных по измерению магниточувствительности и напряжению ассиметрии установлены критерии, позволяющие адекватно оценить степень неоднородности высокоомного кремния для силовой электроники.

2. Обнаружен в области температур 1000К переход от п -типа проводимости к р - типу в монокристаллах кремния, полученного разными методами: Чохральского, БЗП, и НТЛ.

3. Показано, что циклическая термообработка кремния приводит к термостабилизации его электрофизических параметров, при этом диффузионное легирование БЗП кремния диспрозием приводит к дополнительному повышению термостабильности.

4. Проведен расчет энергии связи и зарядовой плотности кремния при легировании двумя примесями. Установлено, что натрий во взаимодействии с редкоземельными и переходными металлами способствует увеличению энергии связи в кремнии.

5. Показано влияние термообработки на микроструктуру и микротвердость кремния, легированного В, Бп, Се, Щ 2т, В + Мо, Ш, XV, № + Ш. Установлено, что нагрев до 1273К и последующее охлаждение до комнатной температуры кремния, полученного методом Чохральского, легированного В, Щ 2т, В + Мо, Иа, приводит к уменьшению количества двойников и концентрации дислокаций.

6. Исследована температурная зависимость коэффициента термического расширения монокристаллического кремния, легированного разными элементами (В, Бп, Се, В + Мо, В + Бп). Установлен немонотонный характер температурной зависимости коэффициента термического расширения, что свидетельствует о структурных превращениях при высоких температурах.

7. Используя полученные экспериментальные данные, провели расчет энергий активации процессов распада и постоянных времени распада в системах на основе кремния - А1, -Ыа, - Аи - Сс1, - Мп - Се, - - Иа). Установлено, что атомы гадолиния стабилизируют состояние атомов золота в кремнии; атомы вольфрама - атомов натрия; атомы германия - атомов марганца, что в конечном итоге приводит к замедлению распада твердых растворов на основе кремния в

указанных выше системах.

8. Для изготовления транзисторов разработаны способы термической обработки подложек кремния, что позволило повысить выход годной продукции.

9. Показана возможность получения ультрапрецизионных стабилитронов на подложках кремния, легированного редкоземельными и переходными элементами.

Список цитируемой литературы:

1.Кучис Е.Б. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования.//М., Радио и связь, 1990, с.263

2.Таран Ю.Н., Глазов В.М., Регель А.Р., Куцова В.З., Кольцов В.Б., Тимошина Г.Г., Узлов К.И., Фалькевич Э.С.. Структурные превращения при нагреве монокристаллов кремния. // ФТП, 1991, т.25, в.4. с.588-595.

3.Приходько Э.В. Металлохимия комплексного легирования.// М., Металлургия, 1983, с.184.

4.Глазов В.М., Тимошина Г.Г., Михайлова М.С. Принципы легирования кремния для повышения его термостабильности. //ДАН, 1996, № 3, т. 347, с, 352-355.

5.Глазов В.М., Земсков B.C. «Физико-химические основы легирования полупроводников» М., Наука, 1967, с. 372.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кожитов J1.B., Пильдон В.И., Батавин В.В., Тимошина М.И. «О возможности повышения радиационной стойкости кремния путем его легирования». //Тезисы докладов Всероссийская научная конференция «Физика полупроводников и полуметаллов» г. Санкт-Петербург, 2002г.

2. Кольцов В.Б., Зубков A.M., Тимошина М.И. «Методика исследований электрофизических свойств монокристлов кремния в широком интервале температур». //Тезисы докладов Всероссийская научная конференция «Физика полупроводников и полуметаллов» г. Санкт-Петербург, 2002г.

3. Кожитов JI.B., Дегтярев В.Ф., Тимошина Г.Г., Тимошина М.И. «Влияние неоднородностей на параметры электронного переноса в кремнии». //Тезисы докладов. Международный семинар «Полупроводниковые материалы для термоэлектрических устройств и солнечной энергии» ИМЕТ РАН, Москва, 2002г., с.ЗЗ

4. Кожитов JI.B., Дегтярев В.Ф., Тимошина М.И. «Влияние кремния на процесс радиационного дефектообразования твердых растворах германий кремний п-типа проводимости» //М., Известия ВУЗов, Материалы электронной техники № 3,2003.

5. Кожитов Л.В., Ботавин В.В., Шепель П.Н., Тимошина Г.Г., Тимошина М.И. «Исследование кинетики распада кремния, легированного переходными и редкоземельными элементами».//Тезисы докладов. Международная конференция «Кремний-2002», Новосибирск, с. 129.

6. Кожитов JI.B., Дегтярев В.Ф., Тимошина М.И., Тимошина Г.Г. «Влияние неоднородностей на параметры электронного переноса в кремнии».// Вопросы атомной науки и техники, серия вакуум, чистые материалы, сверх проводник, г. Киев, №5(13), 2003г., с.128-135.

7. Кожитов JI.B., Дегтярев В.Ф., Тимошина М.И., «Влияние кремния на процесс радиационного дефектообразования твердых растворах германий кремний п-типа проводимости». // Тезисы докладов. Третья Российская конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе, «Кремния -2003», МИСиС, стр.192.

8. Кожитов JI.B., Дегтярев В.Ф., Тимошина М.И., Пильдон В.И., Тимошина Г.Г. «Диагностика неоднородности монокристаллического кремния метом эффекта Холла». // Тезисы докладов. Третья Российская конференция по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе, «Кремния -2003», МИСиС, стр.442.

9. Кожитов JI.B., Шепель П.П., Тимошина М.И., Пильдон В.И., Тимошина Г.Г. «Влияние примесей на радиационную стойкость кремния» //Тезисы докладов. Третья Российская конференция по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе, «Кремния -2003», МИСиС, стр.443.

10. Осипов Ю.В., Тимошина М.И., Лазарев М.В. « Ионное легирование кремния в широком интервале температур».// Тезисы докладов. Третья Российская школа ученных и молодых специалистов, «Кремний-2005», МИСиС.

11. Осипов Ю.В., Тимошина М.И. «Влияние примесей на радиационную стойкость кремния». // Тезисы докладов. Третья Российская школа ученных и молодых специалистов, «Кремний-2005», МИСиС.

12. Глазов В.М., Осипов Ю.В., Тимошина М.И., Зубков A.M. Электрофизические свойства монокристаллов кремния в широком интервале температур. // М., Приборы, №11 (65), 2005, стр. 11-16.

13. Осипов Ю.В., Глазов В.М., Тимошина М.И., Зубков A.M. Исследование электрофизических свойств Si в широком интервале температур. // Известия ВУЗов, Материалы электронной техники, №3, Москва, 2005, с.77-81.

14. Kutsova V.Z., Nosko O.A.. Timoshina M.J. Alloving effect on structure and properties of semiconductor silicon // Silicon 2006, vol. 11, p.450-459. The Tenth Scientific and Bisiness Conference

15. Kutsova V.Z., Osipov U.V., Timoshina M.J., Lazarev M.V. Decomposition kinetics of solid solutions on the silicon basis.//Silicon 2006, vol. 11, p.383-401. The Tenth Scientific and Bisiness Conference.

16. Глазов B.M., Кучис E.B., Осипов Ю.В., Тимошина М.И., Лазарев M.B. Влияние нагрева на параметры электронного переноса в кремнии.// Тезисы докладов. Третья международная конференция по физике кристаллов «Кристаллография 21-го века», Москва, МИСиС, стр.317

17. Осипов Ю.Н., Тимошина М.И., Лазарев М.В. Ионное легирование кремния примесями, определенными на основе системы неполяризованных ионных радиусов.// Тезисы докладов. Третья международная конференция по физике кристаллов «Кристаллография 21-го века», Москва, МИСиС, стр.363

18. Кожитов Л.В., Осипов Ю.Н., Куцова В.З., Тимошина Г.Г., Тимошина М.И. Влияние термообработки на электрофизические и оптические свойства монокристаллического кремния, полученного методами БЗП и НТЛ.//Тезисы

докладов. Четвертая российская конференция с международным участием по физике, материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе «Кремний -2007», Москва, ГТУ «Московский институт стали и сплавов», стр. 100-101

19. Кожитов JI.B., Осипов Ю.Н., Лазарев М.В., Тимошина Г.Г., Тимошина М.И. Диаграммы состояния и распад твердых растворов на основе кремния.//Тезисы докладов. Четвертая российская конференция с международным участием по физике, материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе «Кремний -2007», Москва, ГТУ «Московский институт стали и сплавов», стр. 102-103

20. Куцова В.З., Носко O.A., Тимошина М.И. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства полупроводникового кремния.//Тезисы докладов. Четвертая российская конференция с международным участием по физике, материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе «Кремний - 2007», Москва, ГТУ «Московский институт стали и сплавов», стр.109

21. Кожитов Л.В., Осипов Ю.Н., Куцова В.З., Лазарев М.В., Тимошина Г.Г., Тимошина М.И. Разработка способов термической обработки подложек кремния для изготовления транзисторов. //Тезисы докладов. Четвертая российская конференция с международным участием по физике, материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе «Кремний - 2007», Москва, ГТУ «Московский институт стали и сплавов», стр.228-229

22. Кожитов Л.В., Осипов Ю.Н., Пильдон В.И., Лазарев М.В., Тимошина Г.Г., Тимошина М.И. Получение ультрапрецизионных стабилитронов на основе кремния, легированного диспрозием. //Тезисы докладов. Четвертая российская конференция с международным участием по физике, материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе «Кремний - 2007», Москва, ГТУ «Московский институт стали и сплавов», стр.230-231

Формат 60x90/16. Заказ 1477. Тираж 100 экз. Усл.-печ. л. 1,2. Печать офсетная. Бумага для множительных аппаратов. Отпечатано в ООО "ФЭД+", Москва, Ленинский пр. 42, тел. 774-26-96

Введение,

Содержание

Глава 1 Пути направленного изменения свойств при термической обработке кремния.

1.1 Возможность управления деградацией электрофизических и физико - химических свойств кремния.

1.2 Полиморфные превращения в кремнии.

1.3 Влияние примесей на свойства кремния.

1.3.1 Свойства кремния, легированного редкоземельными элементами.

1.3.1.1 Влияние примесей редкоземельных элементов на электрофизические параметры кремния.

1.3.1.2 Влияние РЗЭ на процессы радиационного дефектообразования кремния.

1.3.1.3 Термическая стабильность кремния, легированного РЗЭ.

1.3.2 Свойства кремния, легированного натрием.

1.3.3 Поведение примеси золота в кремнии.

1.4 Применение геттерирования в кремнии.

1.5 Выводы.

Глава 2 Методики эксперимента и расчета.

2.1 Методика исследования электропроводности и эффекта Холла полупроводников при| температурах от комнатных до 1600К.

2.2 Методические аспекты измерения гальваномагнитных эффектов в высокоомном кремнии.

2.2.1 Измерительные образцы.

2.2.2 Схема компьютерной системы измерения.

2.2.3 Исходные расчетные формулы.

2.3 Проявление неоднородностей кристаллов.

2.4 Методика определения параметров дефектов и примесей, создающих в запрещенной зоне полупроводников глубокие уровни (БЬТБ).

2.5 Методики исследования структурных дефектов.

2.6 Определение параметров распада пересыщенных твердых растворов на основе кремния.

Глава 3 Влияние термообработки на электрофизические свойства кремния.

3.1 Исследование параметров электронного переноса в кремнии.

3.2 Электрофизические свойства монокристаллов кремния в широком интервале температур.

3.2.1 Эффект Холла.

3.2.2 Глубокие уровни в кремнии.

3.3 Термообработка кремния.i.

3.4 Выводы.

Глава 4 Радиационная и термическая стойкость кремния.

4.1 Выбор легирующих добавок, определенных на основе системы неполяризованных ионных радиусов (СНИР).

4.2 Влияние термической обработки на структуру и свойства легированного монокристаллического кремния.

4.2.1 Кремний, полученный методом Чохральского.

4.2.2 Кремний БЗП.

4.3 Ионное легирование кремния примесями, определенными на основе системы неполяризованных ионных радиусов (СНИР).

4.4 Кинетика распада твердых растворов на основе кремния.

4.4.1 Кремний - алюминий.

4.4.2 Кремний - натрий, кремний - вольфрам - натрий.

4.4.3 Кремний - гадолиний - золото.

4.4.4 Кремний - германий - марганец.

4.5 Выводы.

Глава 5 Получение приборов на основе кремния.

5.1 Разработка способов термической обработки подложек кремния для изготовления транзисторов.

5.2 Разработка прецизионных стабилитронов на основе радиационностойкого кремния.

5.3 Выводы.

Уровень развития современной полупроводниковой электроники тесно связан с достижениями в технологии полупроводниковых материалов. История технологии полупроводникового кремния характеризуется непрерывным стремлением к совершенству. Это вызвано тем, что совершенство кристаллов, однородность свойств по объему не только влияет на рабочие характеристики приборов и микросхем, но и определяет эффективность их производства. С увеличением степени интеграции свойства отдельного элемента все более определяются локальными свойствами кристаллической подложки. Кремний является основным материалом для изготовления интегральных схем высокой эффективности. Возможность совершенствования полупроводниковых приборов заложена в повышении качества подложек, характеристики которых находятся в прямой зависимости от свойств монокристаллов и изготавливаемых из них пластин. Задача получения монокристаллов с равномерным распределением электрических свойств, пониженным содержанием остаточных фоновых примесей и структурных дефектов весьма актуальна. Таким образом, один из главных путей улучшения качества изделия полупроводниковой микроэлектроники - это улучшение качества исходных кристаллов кремния. Термостабильность свойств кристаллов кремния относится к основным параметрам качества полупроводникового материала. Именно термостабильность свойств кристаллов кремния определяет устойчивость к деградации параметров микроэлектронных приборов при повышенных температурах и расширяет области их применения. Термостабильность кристаллов кремния имеет также существенное значение при изготовлении микроэлектронных приборов, поскольку в технологических процессах кристалл подвергается воздействию высоких температур, которые часто необратимо ухудшают свойства исходных кристаллов.

Дестабилизирующими факторами также являются напряженные состояния решетки кремния, возникающие при термической и механической обработке кристаллов или же при создании многослойных полупроводниковых структур. Имеются и другие дестабилизирующие факторы, например, радиационное облучение. Актуальность проблемы обусловлена, с одной стороны, улучшением термостабильности кристаллов кремния, а с другой - необходимостью создания полупроводниковых приборов на основе кремния со стабильными параметрами.

Возможности экстенсивного развития технологии кремния в настоящее время уже исчерпаны. Поэтому различные исследования, приводящие к дальнейшему совершенствованию технологии монокристаллов нужны, интересны и перспективны.

Основная цель работы заключалась в комплексном исследовании электрофизических характеристик и особенностей структуры, выборе легирующих добавок и разработке способов термообработки промышленного кремния для повышения термостабильности полупроводниковых приборов на его основе.

Основные задачи работы: - проведение комплексного исследования электрофизических и физико-химических свойств монокристаллического кремния, различных промышленных марок, в широком интервале температур (от азотной до 1600К), в том числе, исследование параметров электронного переноса в кремнии с целью оценки степени однородности высокоомного кремния;

- исследование влияния термической обработки на структуру и свойства монокристаллического кремния;

- разработка режимов и способов термообработок подложек кремния;

- изучение кинетики распада пересыщенных твердых растворов на основе кремния, определение механизмов распада;

- расчет энергии связи и зарядовой плотности кремния при легировании двумя примесями, основанный на применение системы неполяризованных ионных радиусов (СНИР).

- получение на основе термостабильного и радиационностойкого Б! ультрапрецизионных стабилитронов и транзисторов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Выполнены экспериментальные исследования гальваномагнитных эффектов в монокристаллическом высокоомном кремнии п-типа проводимости в области температур 140-540К. Разработаны критерии, позволяющие оценить степень неоднородностей кремния.

2. Проведены экспериментальные высокотемпературные исследования (от комнатной до 1600К) электрофизических параметров кремния различных промышленных марок. На кривых температурной зависимости постоянной Холла в области температур 1000К зафиксирован переход от п-типа проводимости к р-типу для кремния, полученного различными методами: Чохральского (Сг), бестигельной зонной плавкой БЗП (Рг) и нейтронного трансмутационного легирования (НТЛ).

3. Определено, что высокоомный монокристаллический кремний п-типа проводимости весьма чувствителен к условиям и режимам термообработки. Установлено, что диффузионное легирование БЗП кремния диспрозием позволяет повысить термостабильность кремния.

4. Показано влияние легирующих добавок на радиационную и термическую стойкость кремния. Проведен расчет энергии связи и зарядовой плотности кремния при легировании двумя примесями. Установлено, что натрий во взаимодействии с редкоземельными и переходными металлами способствует увеличению энергии связи в кремнии.

5. Проведено исследование кинетики распада пересыщенных твердых растворов на основе кремния. Показано, что полученные кинетические кривые относятся к классическим кинетическим кривым распада. Установлено, что атомы гадолиния стабилизируют состояние атомов золота в кремнии, атомы вольфрама - атомов натрия, атомы германия - атомов марганца, что в итоге замедляло распад твердых растворов.

Научная и практическая значимость работы:

1. Разработаны критерии, позволяющие оценить степень однородности высокоомного кремния путем анализа холловской и магниторезистивной подвижностей, измерения магниточувствительности напряжения проводимости и напряжения ассиметрии.

2. Разработаны режимы и способы циклических термообработок подложек кремния промышленных марок, повышающие его термостабильность. При этом сохраняются значения удельного сопротивления кремния с одновременным увеличением времени жизни неосновных носителей зарядов.

3. Применение предложенной в п.2 методики для изготовления транзисторов КТ - 8127, приводит к увеличению выхода годных на 20%.

4. Предложены методики термической обработки монокристаллов кремния, легированных редкоземельными элементами и переходными металлами, повышающие их термостабильность и однородность.

5. Показана возможность получения ультрапрецизионных стабилитронов на пластинах кремния, легированных редкоземельными и переходными элементами.

Апробация работы

По результатам диссертационной работы опубликовано 7 научных работ, в т.ч. 4 в изданиях, рекомендованных ВАК, 15 тезисов докладов на Российских и международных конференциях и семинарах. Результаты работы докладывались на Всероссийской научной конференции «Физика полупроводниковых соединений и полуметаллов» г. Санкт-Петербург 2002г., на Международных конференциях «Кремний - 2002» г. Новосибирск, «Полупроводниковые материалы для термоэлектрических устройств и солнечной энергии» ИМЕТ РАН, г. Москва 2002г., «Кремний -2003» МИСИС, «Кремний - 2005, школа» МИСИС, г. Москва, «Кремний -2007», г. Прага., «Кристаллография 21-века», МИСиС, «Кремний - 2007», МИСиС.

Личный вклад автора состоял в проведении термических обработок монокристаллов кремния, измерении параметров электронного переноса монокристаллов высокоомного кремния, проведении выходного контроля качества транзисторов, проведении расчета энергии связи примесей в кремнии методом физико-химического моделирования, анализе полученных результатов, подготовке научных публикаций.

Основные результаты работы следующие.

I. Экспериментальные исследования электрофизических свойств в широком интервале температур:

1 - разработаны критерии электронного переноса в монокристаллическом кремнии п - типа, позволяющие адекватно оценить степень неоднородности высокоомного кремния для силовой электроники, путем анализа холловской и магниторезистивной подвижности, измерения магниточувствительности напряжения проводимости, измерения напряжения ассиметрии. Измерение указанных параметров показало, что высокоомный кремний п -типа проводимости отличается наличием неоднородностей проводимости, которые могут составлять от 1 до 36% при температурах от 220 до 300К;

2 - зафиксирован на кривых температурной зависимости постоянной Холла в области температур 1000К переход от п -типа проводимости к р - типу для кремния, полученного разными методами: методом Чохральского, БЗП, и НТЛ;

3 - показано, что высокоомный монокристаллический кремний п - типа проводимости весьма чувствителен к условиям и режимам термообработки. Установлено, что диффузионное легирование БЗП кремния диспрозием позволяет повысить термостабильность кремния;

4 - изучено влияние температуры и времени выдержки при термообработке на электрические свойства БЗП кремния и кремния Чохральского. Показано, что для получения термостабильных образцов необходимо проводить циклическую термообработку с последующим медленным охлаждением.

И. Влияние легирующих добавок на радиационную и термическую стойкость кремния. 1-е использованием методики физико - химического моделирования, путем применения принципа металлохимии и комплексного легирования, в основе которого лежит система неполяризованных ионных радиусов (СНИР) проведен расчет энергии связи и зарядовой плотности кремния при легировании как одной так и двумя примесями. Определены примеси которые, понижают энергию связи в кремнии (как А1, В), слабо влияют на энергию взаимодействия атомов решетки кремния (Бп, Мп, Ое), усиливают энергию связи в кремнии Аи, РЗЭ). Установлено, что натрий во взаимодействии с редкоземельными и переходными металлами способствует увеличению энергии связи в кремнии. 2 - показано, влияние термообработки на микроструктуру и микротвердость кремния, легированного В, Бп, ве, Н£ 2т, В + Мо, XV, Иа + Нагрев до 1000°С и последующее охлаждение до комнатной температуры приводит к уменьшению количества двойников и рассыпанию дислокационных цепочек кремния полученного методом Чохральского, легированного В, Hf, Zr, В + Mo, Na; к увеличению количества избыточной фазы и нарушению монокристалличности кремния, комплекснолегированного В - Sn.

3 - исследована температурная зависимость коэффициента термического расширения монокристаллического кремния, легированного разными элементами (В, Sn, Ge, В + Mo, В + Sn). Определен немонотонный характер температурной зависимости коэффициента термического расширения;

4 - показано влияние легирования диспрозием и нейтронного легирования на структуру и свойства кремния БЗП;

5 - исследованы профили распределения ионноимплантированного натрия и вольфрама в условиях термического отжига. Показано влияние вольфрама на ионную имплантацию натрия в кремнии.

6 - показано, что структурные изменения ослабляются или подавляются полностью путем введения в кремний легирующих элементов, значительно повышающих энергию межатомного взаимодействия в решетке кремния, а так же путем проведения различных видов термической обработки.

III. Распад пересыщенных твердых растворов на основе кремния

1 - методом эффекта Холла проведены исследования электрофизических свойств образцов кремния (Si - AI, Si -Na, Si - Au - Gd, Si - Mn - Ge, Si - W - Na) в зависимости от температуры и времени отжига;

2 - анализ кинетических кривых изменения концентрации носителей показал, что полученные зависимости можно отнести к классическим кинетическим кривым распада. Были определены энергии активации процесса распада и постоянные времени распада;

3 - установлено, что атомы гадолиния стабилизируют состояние атомов золота в кремнии; атомы вольфрама - атомов натрия в кремнии; атомы германия - атомов марганца в кремнии, что во всех случаях замедляет распад исследуемых твердых растворов.

IV. Получение приборов на основе кремния

1 - разработаны способы термической обработки подложек кремния для изготовления транзисторов;

2 - показана возможность получения ультрапрецизионных стабилитронов путем легировании кремния редкоземельными и переходными элементами.

Заключение

1. Мильвидский М.Г. Полупроводниковый кремний на пороге XXI века.// Известие ВУЗов, Материалы электронной техники, 2000, №1, с. 1-14.

2. Рыгалин Б.Н. Управление свойствами полупроводникового кремния на основе взаимодействия легирующих примесей в процессах выращивания и обработки кремния. // Автореферат докт. диссертации, Москва, МИЭТ, 2004.

3. Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников.//- М. Металлургия, 1984.

4. Бабич В.М., Блецкаи Н.И., Венгер Е.Ф. Кислород в монокристаллах кремния.// Киев, Интерпресс ЛТД, 1997,239с.

5. Keiser W.//a.e. Phus.Rev., 1956, v.101, №4, p. 1264-1268.

6. Вавилов B.C., Киселев В.Ф., Мукашев Б.Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности. // М. Наука, 1990,211с.

7. Власов A.A., Крюков B.JL, Кунакина О.В., Сказочкин A.B., Фурманов Т.П., Чешуина С.Е. Связь рекомбинационных свойств кремния с преципитацией кислорода при термообработке. //Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1990, т.26, в. 12, с. 2453-2456.

8. Poligano M.L., Cerofoline G.F., Bender Н., Clayes С. Gettering mechanisms in silicon.//! Appl.Phys. 1988. v.64. №2. P.869-876.

9. Kang J.S., Schroder D.K. Gettering in silicon//J. Appl.Phys. 1989. y.65 №8 P.2974-2985.

10. Курбаков А.И., Рубинова Э.Э., Соболев H.A., Стук A.A., Трапезникова И.Н., Трунова В.А., Шеек Е.И. Генерация решеточных дефектов при термообработке кремния в хлоросодержащей атмосфере.// Письма в ЖТФ. 1988. т.14. в.21.с.1929-1933.

11. Критская Т.В., Думбров В.И., Бидуха В.И., Левченко В.М., Исследование свойств монокристаллического кремния, выращенного по методу Чохральского в атмосфере азота. // Вестник АН БССР. Сер. Физ. -мат. Наук. 1991. №3. с.7-10.

12. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. // Мир. М., 1984.427с.13. Патент США №3997368.1976.

13. Chen C.S., Schroder D.K. Kinetics of gettering in silicon//J. Appl.Phys. 1992 V.71 №12. p.5858-5864.

14. Заявка Япония №51-35345.1976.16. Патент США №4053335.1977.

15. Вавилов B.C., Горин Б.М., Данилин Н.С., Кив А.Е., Нуров Ю., Шаховцов В.И. Радиационные методы в твердотельной электронике.//-М. Радио и Связь, 1990,184с.

16. Таланин В.М., Таланин И.Е. Микродефектная структура полупроводникого кремния // Известия ВУЗов, Материалы электронной техники, №4,2002, с. 4-15.

17. Коноплева Р.Ф., Литвинов В.Л., Ухин Н.А. Особенности радиационного повреждения полупроводников частицами высоких энергий. М. Атомиздат. 1971. 141с.

18. Гильцинецкий Л.П., Кошкин В.М., Кумаков В.М., Кулик В.Н., Руденко М.И., Рябка П.М., Ульманис У.А., Шаховцов В.И., Шиндич В.Л. Эффект радиационной устойчивости полупроводников со стехиометрическими вакансиями.// ФТТ. 1972. т.14 в.2. с.646-648. /

19. Кучинский П.В., Ломако В.М., Петрунин А.П. Влияние температуры облучения и электрического поля на образование и стабильность вакансионных дефектов в р- Si.//OTIT. 1991. т.25 в.З. с.448-452.

20. Khramtsov V.A., Lomasov V.N., Pilkevich Ya.Ya., Vlasenko M.P., Vlasenko M.P. Assumulation and transformation of radiation defects in silicon under différent dosee and intesites of electron irradiation. // Phus. Stat sol.A 19988. V109 №1 p.127-134

21. Абдурахманов К.П., Добровинский Ю.М., Сагдуллаев Х.У., Шеримбетов Т. Радиационное дефектообразование в диодных структурах при облучении электронами с различной интенсивностью.// ФТП. 1988. т.22. в.З с.510-511.

22. Под ред. Смирнова Л.С. Физические процессы в облученных полупроводниках. Новосибирск. 1997.256 с.

23. Кошкин В.М., Забродский Ю.Р., Оксенгендлер Б.Л. На пути к радиационно-стойким материалам//Природа. 1988. № 11. С.19-24.

24. Регель А.Р., Глазов В.М. Периодический закон и физические свойства электронных расплавов. М., Наука, 1978, с.305.

25. Таран Ю.Н., Глазов В.М., Регель А.Р., Куцова В.З., Тимошина Г.Г., Кольцов В.Б., Фалькевич Э.С., Узлов К.И., Зубков А.М. Открытие «Явление локального уплотнения структур микрообъемов кристаллов полупроводников»,// М., 1995, бюллетень ВАК, № 5.

26. Ю.Н. Таран, В.З. Куцова, К.И. Узлов, Э.С. Фалькевич, Б.А. Шкляр. Температурная зависимость относительного удлинения сверхчистого кремния // Высокочистые вещества, АН СССР, 4,1989, с.5-8.

27. Ю.Н. Таран, Н.М. Кочегура, В.З. Куцова и др. Объемные свойства кремния в твердом и жидком состоянии //Докл. АН СССР, 1989, т.305,4, с.865-867.

28. Ю.Н. Таран, В.З. Куцова и др. Структурные превращения в кремнии в твердом состоянии //

29. Докл. АН УССР, 1987, сер. А, 7, с.81-83/

30. Ю.Н. Таран, В.М. Глазов, А.Р, Регель, В.З. Куцова, В.Б. Кольцов, Г.Г. Тимошина, К.И. Узлов, Э.С. Фалькевич. Структурные превращения при нагреве монокристаллов кремния // ФТП, т.25, в.4.1991, с.588-595.

31. Глушко В.П. Термодинамические свойства индивидуальных веществ, // Москва, из-во АНСССР, 1962г.

32. Глазов В.М., Тимошина Г.Г., Михайлова М.С. «Исследование теплоемкости кремния в интервале температур от комнатной до 773К // М. Цветные металлы,

33. Известия ВУЗОВ, 1997 г. Т.2.

34. Pirouz P., Dahmen U., Wastmacott К., Chaim R. Acta metal, 1990, v.38,2, p.329-336.

35. Pirouz P., Dahmen U., Wastmacott K., Chaim R. Acta metal, 1990, v.38,2, p.313-322.

36. Курдюмов Г.В. Бездиффузионные превращения в сплавах // Журнал технической физики, 18,8,1948, с.999-1025/

37. Новиков И.И. Теория термический обработки металлов. //М., Металлургия, 1986.

38. A.A. Ситникова, JI.M. Сорокин, И.Е. Таланин, K.JI. Малышев, Э.Г. Шейхет, Э.С. Фалькевич. Исследование природы микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния.

39. Физика твердого тела, т.28, 6,1986, с. 1829-1833.

40. Горбачева Н.И. Карпов Ю.А. Турковский Б.М. // Влияние условий выращивания на электросопротивление легированного гандолием кремния, полученного методом Чохральского // В сб. докладов 4-ой Межотраслевой конф. Гиредмет, 1977,с. 130-134

41. Воронкова Г.И., Иглицын М.И., Салманов А.Р. Поведение гольмия в кремнии // ФТП, -1974, -T.8, в.8, - С.1607-1609.

42. А.Р. Салманов, Г.И. Александрова, Г.И. Воронкова и др. Взаимодействие примесей редкоземельных элементов с углеродом в кремнии // Изв. АН СССР, Неорг.матер. 1978.-t.14.-№ 1.-С.85-88.

43. В.П. Гришин, Ю.А. Карпов, С.И. Корнюшин и др. Некоторые свойства кремния, легированного гадолинием // УФЖ, 1976, - т.21, № 2, - С.332-334.

44. Р.С.Антоненко, Ю.А. Карпов, В.И. Шаховцов и др. Электрофизические свойства облученного р-кремния с примесью гадолиния // ФТП, 1978, - т. 12, -в.9, -С.1707-1713.

45. В.Б. Неймаш, М.Г. Соснин, В.И. Шаховцов, B.JL Шиндич. Дефектообразование в п-кремнии с примесью гадолиния // ФТП, -1981. -т.15. в. 4. - С.786-788.

46. P.C. Антоненко, В.Б. Неймаш, М.Г. Соснин и др. Дефектообразование в р-кремнии с примесью иттербия // Радиационные эффекты в полупроводниках и п/п приборах, Баку, 1980, - С.13.

47. В.П. Гришин, Ю.А. Карпов, С.И. Корнюшин и др. Влияние облучения электронами наконцентрацию и подвижность носителей в кремнии, легированном самарием // УФЖ, 1977, -т.22, - № 6, С.1037-1039.

48. Р.С. Антоненко, В.Б. Неймаш, М.Г. Соснин и др. Дефектообразование в р-кремнии с примесью иттербия // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 1982, - в. 4, - С.38-39.

49. Петров В.В., Просолович B.C., Ткачев В.Д. Природа и температурная устойчивость донорных центров в кремнии с эрбием. // Докл. АН БССР, 1984, - т.28, - № 3, - С.219-221.

50. Э.В. Хуцишвили, М.Г. Кекуа, Н.К. Бигвава. Свойства кремния, легированного лантаном //Изв. АН СССР сер. Химическая. 1975, т.1, -№ з, - С.249-252.

51. В.П. Гришин, В.М. Никитин, Ю.А. Карпов и др. Исследование методов определения редкоземельных элементов в высокочистых монокристаллах кремния // Труды по химии и химической технологии. Горький, Изд. ГГУ, 1973. - в.4. - С.93-97.

52. Карпов Ю.А., Петров В.В., Просолович B.C. Фотопроводимость и электрические свойства Si/Er/, облученного у квантами 60Со// ФТП, - 1982. - т. 16. - в. 9. - С.1676-1678.

53. Петров В.В., Просолович B.C. Природа и температурная устойчивость донорных центров в кремнии с эрбием // Доклады АН БССР. 1984. - т.28. - № 3 - С.219-221.

54. Н.Т. Баграев, J1.C. Власенко, В.М. Волле и др. Термостабильность кремния, легированного примесями РЗЭ при выращивании методом Чохральского // ЖТФ, 1984 - т.54 - в.1 - С. 207208.

55. Н.Т. Баграев, Э.П. Бочкарев. Л.С. Власенко и др. Влияние распада твердого раствора золота в кремнии на релаксацию ядер 29// ФТТ 1979, - т. 21 - в.4 - С. 1044-1048.

56. Н.Т. Баграев, Л.С. Власенко, В.П. Гришин и др.Влияние гадолиния на распад твердого раствора золота в кремнии // Легирование полупроводников. М.: Наука, 1982 - С.249-252.

57. Н.Т. Баграев, Л.С Власенко, В.М. Воле и др. Возможность повышения термостабильности монокристаллического кремния для мощных полупроводниковых приборов // ЖТФ 1984, т.54 -в.5-с. 917-928.

58. Болтакс Б.И. Бахадырханов М.К., Городецкий С.М., Куликов Г.С. Компенсированный кремний. Ленинград, Наука, 1972-с. 120.

59. Leroueille J. Influence of carbon on oxygen behavior in silicon // Phys. Stat, sol., (a)8,1981, -v.67, № 1, - p.177-181.

60. B.E. Кустов, В.И. Шаховцов В.Л. Шиндич. Свойства кремния, легированного редкоземельными элементами. // препринт № 20 ак.наук. УССР - 1988.

61. Фистуль В.И., Чернова А.И., Якимова Е.Е. Миграция натрия в кремнии, ФТП, 1980, т. 14, в.5, с. 990-993.

62. Бредов М.М., Нуромский А.Б. Об измерении поверхностных свойств р-кремния приоблучении ионами лития РТТ, 1962, т.4, в.2, с. 562-564.

63. M.Caldin J. Jitlle М., Widmer A. The solubility of Sidium in silicon J. Phys. Chem. Solids, 1965, v. 26, p.l 119-1123.

64. Svob L. Solubility and diffusion coefficient of Sodium and Potassium in silicon Solid st. electron, 1967, v.10, p.991-996.

65. Заставной A.B., Король B.M., Проценко A.B. О поведении и донорных свойствах щелочных металлов в кремнии при диффузионных методах легирования // АН СССР, Высокочистые вещества, М., 1991, с. 62-64.

66. Король В.М. Управление диффузионным профилем имплантированных в кремний примесей лития и натрия // РАН, Поверхность, 2004, № 11, С. 128-131.

67. Король В.М., Заставной А.В. Особенности перераспределения натрия в кремнии при постимпланционном отжиге // РАН, поверхность, 2001. № 5, с. 74-78.

68. Милне. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках Пер. с англ. М.: Мир, 1977, с. 562.

69. Melsi А., Соurcelle Е., Zundel Т., Siffert P. Process-indused and gold acceptor defects in silicon. -Phys. Rev. В., 1987, v.36,Nfil5, p.8049-8062.

70. 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, Ne8, p.680-682.

71. Van Staa P., Kassing R. The gold donor and acceptor level inp-type silicon.-Solid State Commun., 1984, v.50, Nsl2, p.1051-1055.

72. Utzig J., Schroter W. Donor and acceptor behavior of gold in silicon.-Appl. Phys. Lett., 1984, v.45, Nfi7, p.761-763.

73. 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, Nfi7, p.656-658.

74. 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, №12, p.4773-4780

75. Lu L.S., Sah C.T. Electron recombination rates at the gold acceptor level in high resistivity silicon.-J. Appl. Phys., 1986, v.59, №1, p.173-176.

76. Lang D.V., Grimmeis H.G., Meiger E., Jaros M. Complex nature of gold-related deep levels in silicon.-Phys. Rev. В., 1980, v.22, №8, p.3917-3934.

77. Баграев H.T., Вихнин B.C. Корреляции в распределении донорных и акцепторных примесей в кремнии.-ЖЭТФ, 1984, т.86, №1, с.200-211.

78. Баграев Н.Т., Власенко J1.C., Жданович Н.С. Исследование примесных центров золота в кремнии // Изв. АН СССР. Сер. Неорганические материалы, 1979, т. 15, №5, с.725-730.

79. Hohne М. Gold-related EPR centres of low symmetry in silicon. Phys. Stat Solidi(b), 1983, v.119, №2, p.kll7-kl21.

80. 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, №4, p.952-956.

81. Brotherton S.D., Bradley P, Gill A. Annealing kinetics of the gold-iron complex in silicon.-J. Appl. Phys., 1986, v.57, №6, p.1783-1790.

82. Kleinhenz R.L., Lee Y.H., Corbett J.W. EPR observation of an Au-Fe complex in silicon.- Phys. Stat. Solidi(b), 1981, v.l08,№2, p.363-371.

83. Assali L.V.C., Leite J.R. Electronic structure of the Au-Mn pair in silicon.-Solid State Commun., 1986, v.58, №9, p.577-580.

84. Rodewald D., Severitt S., Volmer H., Labusch R. EPR invesnigation of CrCu and CrAu pairs in silicon.-Solid State Commun., 1988, v.67, №6, p.573-576.

85. Hohne M. Electron paramagnetic resonance of gold in silicon,- Phys. Stat. Solidi(b), 1982, v. 109, №2, p.525-534.

86. Hohne M., Lebedev A.A. Changes in the EPR of gold in silicon induced by light. -Phys. Stat. Solidi(b), 1981, v.104, №1, p.k79.

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

88. Joshi M.L., Dash S. Distribution and precipitation of gold in phosphorus-diffused silicon.-J. Appl. Phys., 1966, v.37, №6, p.2453-2457.

89. 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, №7/8, p.731-740.

90. Dorward R.C., Kirkaldy J.S.- Solubility of gold in p-type silicon.-J.EIectrochem. Soc., 1969, v.116, №9, p. 1284-1285.

91. 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, №2, p.687-695.

92. Шуман В. Б. О диффузии золота в кремнии.// ФТП, 1967, т.1, №6, с.947-948.

93. Coffa S., Calgano L, Campisano S.U., Calleri G. Diffusion of ion-implanted-gold in p-type silicon.- J. Appl. Phys., 1989, v.64 ,№11, p.6291-6295.

94. Бадалов A.3., Шуман В.Б. Диффузия Аи в n-SiV/ФТП, 1969, т.З, №9, с.1366-1369.

95. Huntly F.A., Willoughby A.F.W. The effect of dislocation density on the diffusion of gold in thin silicon.-J.EIectrochem. Soc., 1973, v.120, №3, p.414-422.

96. Cosele U., Frank W., Seeger A. Mechanism and kinetics of the diffusion of gold in silicon.-Appl. Phys. A., 1980, v.23 ,№4, p.361-368.

97. 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, №8, p.690-692.

98. Stolwijk N.A., Hoize J., Frank W., Hauber J. Decoration of defects in silicon with gold and relatedsubjects.- Phys. Stat. Solidi(a), 1987, v. 104, Nfil, p.225-245.

99. Stolwijk N.A., Hoize J., Frank W., Weber E.R. Diffusion of gold in dislocation-free or highly-dislocated silicon measured by the spreading-resistance tecknique.-Appl. Phys. A., 1986, v.39,Nsl, p.37-48.

100. Крюков В.JI. «Разработка технологии получения высокоомного компенсированного кремния для . СВЧ-устройств. //автореферат, Москва, МИСиС, 1997.

101. ЮЗЛабунов В.А., Баранов И.Л., Бондаренко В.П., Дорофеев A.M. Современные методы геттерирования в технологии полупроводниковой электроники.- Зарубежн. электрон, техн., 1983, №11, с.3-66.

102. Ю4.Немцев Г.З., Пекарев A.M., Чистяков Ю.Д., Бурмистров А.Н. Генерирование точечных дефектов в производстве полупроводниковых приборов.- Зарубежн. электрон, техн., 1981, №11, с.3-63.

103. Ю5.Костенко Е.М., Румак Н.В., Таратын И.А. Способ геттерирования примесей из полупроводниковых подложек.-А.с. №1103750, H01L 21/265.

104. Jaworska D., Szyrsko W., Tarnowska E. The efficiency of gettering Au in n-type and p-type silicon- Semicond. Sci. and Technol., 1988, v.3, №8, p.813-815.

105. Wong H., Cheung N.W., Chu P.K. Gettering of gold and copper with implanted carbon in silicon.-Appl. Phys. Lett., 1988, v.52, №11, p.889-891.

106. Frank W., Shroter W. Gold gettering in silicon by phosphorus diffusion and argon implantation: Mechanisms and limitations.-J.Appl. Phys., 1981, v.52 ,№8, p.5090-5097.

107. 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, №5, p.442-444.

108. Polignano M.I., Cerofolini G., Bender H., Clayes С Gettering mechanisms in silicon.-J.Appl. Phys.,1988, v.64, №2, p.869-876.

109. Бирковой Ю.А., Гришин А, В. Исследование возможности создания эффективных геттерирующих слоев для снижения плотности дефектов кристаллической структуры,- Электрон, техн. Сер. Микроэлектроника, 1989, №1, с. 163-164.

110. Baginski Т. A., Monkowski J.R. Germanium back-side gettering of gold in silicon.-J. Electrochem. Soc„ 1986, v. 133, №1, p. 142-147.

111. Baginski T.A., Monkowski J.R. The role of chlorine in the gettering of metallic impurities from silicon.-J.Electrochem. Soc., 1985, v.132, №8, p.2031-2033.

112. 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, №2, p.554-558.

113. Graven R.A., Korb H.W, Internal gettering in silicon.- Solid State Technology, 19A1, Vii, №7,p.55-61.

114. GoorskyM.S., Logowsky J.K., Gatos H.S. The constractive behavior of Fe and Cr during the intrinsic gettering of silicon.- J. Appl. Phys.,1988, v.64, №12, p.6716-6720.

115. Pietila DA, Masson D.B. Evaluation of intrinsic gettering of gold by oxide precipitation in Czochralski silicon.- J.Electrochem. Soc., 1988, v. 135, №3, p.686-690.

116. Monkowski J.R. Gettering processes for defect control.- Solid State Technology, 1981, v.24, №7, p.44-51.

117. Monkowski J.R, Gettering processes for defect control.- Solid State Technology, 1981, v.24, №7, p.44-51.

118. Cerofolini G.F., Polignano M.L. A comparison of gettering techniques for very scale integration.-J.Appl. Phys., 1984, v.55, №3, p.686-690.

119. Brorjner 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, №12, p.5286-5298.

120. Kang J.S., Schroder P.K. Gettering in silicon.- J. Appl. Phys.,1989, v.65, №8, p.2974-2985.

121. Итальянцев А.Г., Краснобаев Л.Я., Кузнецов А.Ю., Омельяновская С.Г. Эффекты в полупроводниках при введении неравновесных вакансий.- Электрон, техн. Сер. Материалы, 1989, №4, с.43-48.

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

123. Жузе В.П., Николаев С.П. Метод измерения эффекта Холла в полупроводниках, ЖТФ, 1953, т.23, № 5, с. 913 923.

124. Богомолов В.П., Мясников В.А. Установка для измерения эффекта Холла в полупроводниках, ЖТФ, 1953, т.23, № 6, с. 1209-1214.

125. Алексеев В.А., Андреев A.A., Рыжов Ю.Ф. Измерение эффекта Холла в жидких полупроводниках и металлах. Заводск. лаборат. 1969, т. 35, № 6, с. 691-698.

126. Казанджан Б.И., Матвеев В.М., Селин Ю.И. Методика исследования эффекта Холла в жидких полупроводниках. // Заводская лаборатория, 1979г., Т.45, №5, с.433-435

127. Таблицы физических величин, справочник. Под ред. И.К. Кикоина, М. Атомиздат, 1976, с. 346.

128. Казанджан Б.И., Лобанов A.A., Селин Ю.И. Прецизионные ячейки для измерения эффекта Холла, заводская лаборатория, 1972 т. 38, № 7 с. 884-885.

129. Глазов В.М., Кольцов В.Б., Курбатов В.А. Устройство для измерения гальваномагнитных характеристик расплавов высокоомных полупроводников // А.С № 1308962 от 08.01.1987

130. Кучис Е.В. Методы исследования эффекта Холла. // М. Советское радио, 1974,328 с.

131. Кучис Е.В. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования, М., Радио и связь, 1990г., с.263

132. Берман Л.С, Лебедев A.A. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках, //Л. Наука, 1981 г, с. 176

133. Заварицкая В.А., Кудинов A.B., Миляев В.А., Никитин В.А. Исследование рекомбинации неравновесных носителей в кремнии методом СВЧ, ФТП, 1984, т. 18, №12, с. 2160-2169.

134. Ильин М.А., Коварский В.Я., Орлов А.Ф. Определение содержания кислорода и углерода в кремнии. Заводская лаборатория, 1984, т.50, №1 с.24-32

135. Харди Г.К., Хилл Т., Выделения второй фазы, Сб. Успехи физики металлов, М., Металлургиздат, т.2, 1958г.

136. Фистуль В.И., Распад пересыщенных полупроводниковых твердых растворов М., Металлургия, 1977г., с.238

137. Павлова Л.П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов.//Москва, Высшая школа, 1978., 206с.

138. Глазов М.О., Осипов Ю.В., Тимошина М.И., Зубков A.M. Электрофизические свойства монокристаллов кремния в широком интервале температур. // М. Приборы, №11 (65), 2005г. Стр. 11-16.

139. Регель А.Р. Исследования по электронной проводимости жидкостей, Автореферат докт. физ мат. наук, Ленинград, 1956г.

140. Глазов В.М., Пильдон В.И., Зубков A.M., Кольцов В.Б. Исследования электрофизических свойств монокристаллов высокоомного кремния, п типа проводимости в широком интервале температур. // ФТП, 1993, т.27 в. 10, с. 1605-16Ж.

141. Осипов Ю.В., Глазов В.М., Тимошина М.И., Зубков A.M. Исследование электрофизических свойств Si в широком интервале температур. // Известия ВУЗов, Материалы электронной техники, №3,2005г., Москва, с.77-81.

142. Соколов ВМ. Деградационные процессы при изготовлении и эксплуатации кремниевых планарных приборов. В книге «Проблемы электронного материаловедения», отв. ред. Кузнецов Ф.А. // СО. Наука, Новосибирск, 1986, с 168.

143. Приходько Э.В. Система неполяризованных ионных радиусов и ее использование для анализа электронного строения и свойств вещества // Киев, Наукова Думка, 1973, с. 76.

144. Приходько Э.В. Металлохимия комплексного легирования, М., Металлургия, 1983, с. 184.

145. Приходько Э.В. Металлохимия многокомпонентных систем, М., Металлургия, 1995, с. 320.

146. Приходько Э.В. «О перспективах развития методов моделирования физико-химических свойств», Известия Вузов, Черная металлургия, 1991, № 12, с. 7-13.

147. Приходько Э.В., Белькова А.И., Физико-химические критерии для компьютерного моделирования фазовых равновесий в системе. // Известия АН СССР, Неорганические материалы, 1998, № 9 с. 1250-1256.

148. Глазов В.М., Тимошина Г.Г., Михайлова М.С. «Принципы легирования кремния для повешения его термостабильности» //ДАН, т. 347, № 3,1996, с, 352-355.

149. Глазов В.М., Земсков B.C. «Физико-химические основы легирования полупроводников» М., Наука, 1967, с. 372.

150. Кожитов Л.В., Тимошина М.И., Пильдон В.И., Шепель П.Н. «Влияние примесей на радиационную стойкость кремния, тезисы докладов Третьей Российской конференции «Кремний-2003», с. 443.

151. Таран Ю.Н., Куцова В.З., Узлов К.И., Носко O.A., Критская ТВ. «Влияние легирования на структуру и свойства полупроводникового кремния» Известия Вузов, материалы электронной техники № 1,2003, с. 26-29.

152. Таран Ю.Н., Куцова В.З, Червоный И.Ф., Швец Е.Я., Фалькевич Э.С. «Полупроводниковый кремний, теория и технология производства» Запорожье, ЗГИА, 2004, с. 344.

153. Таран Ю.Н., Куцова В.З, Носко O.A. «Фазовые переходы, полупроводник-металл» // Успехи физики металлов, т 5, № 1,2004,с.87-166.

154. Kutsova V.Z., Nosko O.A. Timoshina M.J. alloving effect on structure and properties of semiconductor silicon // Silicon 2006, vol. 11, p.450-459. The Tenth Scientific and Bisiness Conference

155. Король B.M. Исследование ионного легирования кремния примесями щелочных элементов. Автореферат канд. дис, Ростов-на-Дону, 1980г.

156. Кожитов Л.В., Дегтярев В.Ф., Тимошина М.И. «Влияние кремния на процесс радиационного дефектообразования твердых растворах германий кремний п-типа проводимости» Известия Вузов Материалы электронной техники № 3,2003.

157. Kutsova V.Z., Osipov U.V., Timoshina M.J., Lazarev M.V. Decomposition kinetics of solid solutions on the silicon basis.//Silicon 2006, vol. 11, p.383-401. The Tenth Scientific and Bisiness Conference.

158. Баграев H.T., Власенко Л.С., Лебедев A.A. Распад твердого раствора золота в кремнии // МТФ, 1985, т.55 №11 с.2149-1169.

159. Омельяновский Э.М., Фистуль В.И. Примеси переходных металлов в полупроводниках. // М., Металлургия, 1983,192с.

160. Бахадырханов М.К., Талипов СМ., Кожукова О.П. «Электрофизические свойства кремния, легированного марганцем» Известия АН УзССР, Серия Физ-мат наук. 1985, №3

161. ОАО «Завод полупроводников» ''' * "ТГ" Ю.В. Рековдекабря 2009 г.1. Акт

162. Об использовании рекомендаций диссертационной работы Тимошиной Маргариты Игоревны «Влияние термической обработки и легирования на свойства кремния с целью улучшения его параметров»

163. ОАО «Завод полупроводников»1. С.И.Сиренко