Электрически  неактивные  примеси

May 21, 2013 by admin Комментировать »

К электрически неактивным примесям в германии и кремнии относятся изоэлектронные примеси, а также такие примеси, как водород, кислород, азот.

Для германия и кремния изоэлектронными примесями являются элементы из IVA подгруппы — Pb, Sn и C. Примеси подобного рода не изменяют концентрацию носителей заряда, однако могут влиять на времена жизни свободных носителей заряда и вносить вклад в излучательную рекомбинацию.

Водород, кислород и азот, не будучи изоэлектронными, как правило, электрически неактивны в элементарных полупроводниках. Введение этих примесей в Ge и Si не приводит к увеличению концентрации свободных носителей заряда, хотя они и обладают высокой растворимостью (см. гл. 7). Для водорода одной из причин подобного поведения является его способность к размещению в междоузлиях в виде нейтральных атомов или молекул H2 из-за его малого размера. Введенный обычными способами легирования азот образует нейтральные комплексы Ge3N4, Si3N4 (нитрида германия (кремния)). Однако путем ионного легирования с последующим отжигом удается вводить азот в Si так, что он размещается атомарно в узлах решетки, образуя при этом донорный уровень. Наличие примеси азота в решетке кремния приводит к появлению характерной полосы инфракрасного поглощения около 10.6 мкм [32].

Особое место среди примесей в кремнии и германии занимает кислород, который является остаточной, в  большинстве случаев вредной примесью; его концентрация зависит от способа получения кристалла. О поведении кислорода в Si и Ge известно, что он в решетке основного вещества присутствует либо в атомарном виде, либо образует комплексы типа Si(Ge)Ox. При этом, если атомы кислорода размещаются в междоузлиях, то они, по-видимому, электрически неактивны. Донорными же свойствами обладают некоторые комплексы Si(Ge)Ox. Больше всего кислорода обычно содержат монокристаллы кремния (германия), выращенные из кварцевых  контейнеров (содержание кислорода в кремнии составляет ∼1018  см−3, см. гл. 5).17  Обычно при выращивании из расплава

большая часть атомов кислорода размещается в междоузлиях и образует электрически неактивные комплексы SiO2, хотя в малых концентрациях могут образовываться и электрически активные комплексы более высокого порядка. Процессы, связанные с нагревом кристалла (термообработка, диффузия), могут приводить к перераспределению по концентрации различных типов кремний(германий)-кислородных комплексов. Это перераспределение происходит в тех случаях, когда распределение кислородных комплексов неравновесно (твердый раствор Si(O) находится в пересыщенном состоянии при температуре обработки). Изменение концентрации электрически активных комплексов приводит к изменению электрических свойств кристалла. В частности, при низкотемпературной (300–500◦C) обработке в кристаллах Si образуются термодоноры SiO4 в измеримых концентрациях, которые устойчивы при 430◦C; комплексы

17Концентрацию кислорода в кремнии обычно измеряют по интенсивности инфракрасного поглощения на длине волны 9 мкм, соответствующей характеристическим колебаниям связи Si–O.

более низкого порядка при этих температурах распадаются. При повышении температуры выше 500◦C комплексы SiO4 распадаются и могут появляться включения второй фазы, которые в свою очередь распадаются при температурах прогрева материала выше 1200◦C.

Источник: И. А. Случинская, Основы материаловедения и технологии полупроводников, Москва — 2002

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты