Совместная диффузия атомов галлия и фосфора в кремнии

Зикриллаев Н.Ф., Исамов С.Б., Ковешников С.В., Кенжаев З.Т., Турекеев Х.С.

Abstract

УДК 538.911; 538.971

Установлено, что диффузия атомов галлия и фосфора из газовой фазы в кремний обеспечивает не только компенсацию, но и частичное взаимодействие элементов между собой. Анализ на сканирующем электронном микроскопе показал, что атомы галлия и фосфора присутствуют на поверхности кремния после диффузии и обработки поверхности с близкой концентрацией. Исследование концентрационного распределения носителей заряда по глубине показывает, что при совместной диффузии растворимость галлия увеличивается на один порядок. При этом подвижность носителей заряда уменьшалась в 3÷4 раза. На основе полученных данных рассчитаны концентрация (~ 10¹⁹см^-3) нейтральных комплексов [Ga^-P⁺] и их энергия образования (~ 0,62 eV). Полученные результаты могут быть связаны с электростатическим взаимодействием ионов галлия и фосфора при диффузии, из-за которого изменяется концентрационное распределение примесей, а также образуются квазинейтральные комплексы типа [Ga^-P⁺] в решетке кремния.

Ключевые слова: кремний, диффузия, бинарные соединения, подвижность, галлий, фосфор, кристалл, прибор, технология, температура.

It was found that the diffusion of gallium and phosphorus atoms from the gas phase into silicon not only compensates, but also a particular interaction with each other. Elemental analysis on a scanning electron microscope showed that gallium and phosphorus atoms are present on the silicon surface after diffusion and processing in similar concentrations. Investigation of the concentration distribution of charge carriers over depth shows that, upon joint diffusion, the solubility of gallium increases by one order of magnitude. In this case, the mobility of charge carriers decreased 3–4 times. Based on the data obtained, the concentration (~ 10¹⁹ cm^-3) of neutral complexes [Ga^-P⁺] and their formation energy (~ 0.62 eV) were calculated. The results obtained can be associated with the electrostatic interaction of gallium and phosphorus ions during diffusion, as a result of which, the concentration distribution of impurities changes, as well as the formation of quasineutral complexes of the [Ga^-P⁺] type in the silicon lattice.

Keywords: silicon, diffusion, binary compounds, mobility, gallium, phosphorus, crystal, device, technology, temperature.

Download full-text PDF. 210 downloads

Menu

Vol. 58 (2022), Issue 4, p. 29-35

Совместная диффузия атомов галлия и фосфора в кремнии

Abstract