CC BY
38
4. Lanin V.L, Bondarik V.M, Zadrutskiy I.A. Laser Soldering Surface Mount Components // Elektronika i Elektrotechnika. 1999. №. 4(22). P. 32-35.
Summary
Поступила 03.02.05
Parameters of the laser soldering and microwelding of electronics products are investigated and optimized. Optimum modes of the laser soldering are: capacity 24 Wt, diameter of a beam of 2.5 mm, speed of moving 7 mm / with, productivity up to 300 contacts/minutes. Depth of fusion at microwelding linearly depends on energy of radiation, duration of a pulse and diameter of a laser beam.
Б.Э. Эгамбердиев, Б.Ч. Холлиев, А. С. Маллаев
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПРОФИЛЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИОННО-ИМПЛАНТИРОВАННОГО МАРГАНЦА В КРЕМНИИ
Ташкентский государственный технический университет, ул. Университетская, 2, г. Ташкент, 700095, Республика Узбекистан
В полупроводниковой микроэлектронике широкое применение находят материалы, в которые вводятся примеси путем ионной имплантации, позволяющие в широком диапазоне варьировать концентрацию легирующих элементов в приповерхностных слоях.
Как известно, профили распределения примесей в кремнии, легированных элементами, создающими мелкие уровни, описываются теорией ЛТТТТТТ.
Цель настоящей работы - изучение имплантированных атомов марганца в кремнии в зависимости от дозы имплантации и температуры отжига.
Для исследований использован кремний р-типа марки КДБ-10, имплантированный марганцем с дозой 1015-1017 ион/см2. В целях активации примесей и отжига радиационных дефектов производится термоотжиг в интервале температур 3 00-10000С.
Профили распределения марганца в кремнии определены методом вторично ионно-масс-спектрометрии (ВИМС), а также послойным измерением удельного сопротивления 4 зондовым методом в комбинации с удалением тонких слоев медленным травлением.
На рис. 1 показана зависимость изменения поверхностного сопротивления pn - образцов с дозой имплантации А0=1016 ион/см2 от длительности отжига при температурах 300, 515 и 6000С. Из рисунка следует, что с ростом длительности отжига сначала pn повышается до некоторого максимального значения, затем снижается до параметров исходного материала независимо от температуры. При этом резкое изменение pn происходит при температуре 3 000С, так как за 60 мин отжига восстанавливаются параметры исходного материала. Наиболее медленное восстановление параметров исходного материала наблюдается при температуре 5150С.
Аналогичные зависимости изменения pn от длительности отжига характерны для всех доз имплантации. При температурах до 6000С зависимость изменения pn также не зависела от вакуума. В отличие от этого при Т > 6000С изменения pn от длительности отжига становятся зависимыми от условий отжига. Такая зависимость при Т = 8000С приведена на рис. 2.
Как видно, при отжиге под давлением аргона характер изменения pn аналогичен характеру изменения при Т = 6000С, тогда как pn образцов, отожженных в вакууме, по мере повышения длите-
© Эгамбердиев Б.Э., Холлиев Б.Ч., Маллаев А.С., Электронная обработка материалов, 2005, № 3, С. 84-86.
84
льности отжига увеличивается, достигая своего максимального значения («-тип pn =1,1-105 Ом) в течение 1 часа. В дальнейшем pn несколько уменьшается.
Рис. 1. Зависимость изменения рп от темпера- Рис. 2. Профиль распределения рп в зависимости туры и длительности отжига. N0=1016 ион/см2; от температуры отжига. N0=1016 ион/см2; T, С: 1 - 300; 2 - 515; 3 - 600 t = 60 мин, Р = 10~4 мм рт.ст., Т, 0С: 1 - 600;
2 - 800; 3 - 1000
Теперь приступим к рассмотрению профиля распределения по глубине образца, так как он несет информацию о профиле распределения имплантированных атомов. На рис. 2 приведены профили распределения pn образцов, отожженных при 600, 800 и 10000С под вакуумом 10-4 мм рт. ст., снятые в течение 1 часа. Из рисунка следует, что профиль распределения имеет три участка: первый -это поверхностный участок, где происходит резкое изменение pn вглубь кристалла. Протяженность 1-го участка увеличивается по мере роста температуры отжига; второй - средний участок, где профиль pn более однороден, если не учитывать некоторый рост при глубине 0,4 мкм, при Т=7000С на данном участке с ростом Т величина pn несколько увеличивается; третий - на этом участке происходит вновь резкое повышение pn с последующей инверсией проводимости на n-тип. На глубине 1 мкм происходит максимальное изменение pn, и в дальнейшем величины pn резко уменьшаются до параметров исходного материала. Следует отметить, что путем термоотжига в интервале температур Т = 700-1000°С в образцах кремния, имплантированных MN с дозой 1016 ион/см2 в течение 1 часа, могут быть получены скрытые p-n переходы на глубине 1 мкм.
Особое внимание представляет исследование влияния условий отжига на профиль распределения pn. На рис. 3 показан профиль распределения pn в зависимости от длительности отжига для образцов с дозой N0=1016 ион/см2, отожженных в вакууме при Т = 8000С; для сравнения на этом рисунке приведены также профили распределения образцов, отожженных под давлением аргона в течение 2 часов. Из рисунка следует, что повышение длительности отжига до 2 часов приводит к резкому повышению pn второго участка. При длительности же отжига 3 часа pn второго участка вновь становится сравнимым с pn при часовом отжиге. Протяженность первого участка зависит от длительности отжига, и с ростом последнего она углубляется в объем кристалла. В отличие от образцов, отожженных в вакууме, в образце, отожженном под давлением аргона, первый участок отсутствует, а на втором участке появляются два максимума на глубинах 0,25 и 0,5 мкм.
Следует отметить, что наблюдаемые изменения pn при температурах отжига Т < 1000°C происходят лишь на приповерхностном участке. Тогда как в объеме кристалла заметное изменение удельного сопротивления не наблюдается.
С целью уточнения возможности применение теории ЛТТТТТТ для описания профилей распределения имплантированных атомов марганца в кремнии, а также установления природы изменение pn исследованы спектры ВИМС как до, так и после различных термообработок.
85
Рис. 3. Профиль распределения рп в зависимости от длительности отжига. P = 104 мм рт.ст. под давлением Ar; t, мин: 1 - 60; 2 и 4 - 120; 3 - 180
Из результатов по исследованию профиля распределения образцов кремния, отожженных при различных температурах, имплантированного марганцем, следует, что величина поверхностного рп и протяженность первого участка зависят от условий отжига (температуры, длительности отжига, остаточного давления в ампуле). Если учесть, что и профиль распределения марганца после отжига, также зависит от условий отжига, то очевидно, что этот участок повышения рп образцов не носит диффузионного характера. В данном случае особенности изменения рп могут быть связаны с наличием двух конкурирующих процессов:
- восстановления кристаллической решетки во время отжига, в процессе которого из-за ограниченной растворимости примесные атомы марганца вытесняются с поверхности кристалла в объем;
- усиления испарения марганца в процессе отжига, по мере снижения остаточного давления в ампуле марганец перемещается из объема на поверхность.
Если изменения величины рп образцов кремния, имплантированного элементами 3-й и 5-й группы таблицы Менделеева, в процессе термообработки в интервале 600-10000С связывают с активацией их в объеме кристаллов, то изменение рп образцов кремния, имплантированного марганцем, все же трудно связать с непосредственной активацией самого марганца. Такое предположение связано с тем, что непосредственно примесные атомы марганца могут активироваться лишь в том случае, если они попадают в междоузельные кристаллические решетки или образуют различные донорные акцепторные комплексы с исходными атомами или дефектами кристаллической решетки. Возможно также образование нейтральных комплексов с отдельными точечными дефектами (вакансии, образующиеся в процессе ионной бомбардировки). Как междоузельные атомы марганца, так и их комплексы нестабильны при Т > 3 000С.
Таким образом можно отметить, что при термообработке образцов кремния, имплантированного марганцем, происходит сложный процесс активации марганца за счет образования различных силицидов как на поверхностном участке, так и в объеме кристалла.
Summary
Поступила 27.05.04
The results of investigation and research of some particularities of distribution and electro-physical properties of the ion-implanted Mn atoms in silicon as a function of the dose of implantation and the temperature of annealing are presented in the given work. It has been determined that in the process of thermal processing of the Mn- ion-implanted silicon samples, complex process of activation of Mn takes place. Meanwhile, the process of Mn activation takes place due to formation of various silicides both on the surface and in the bulk of crystal lattices.
86
