|
Рис.2.5. Схема установки МЛЭ с
изолированным подложкодержатем и
подвыжным ионным зондом
73
Рис.2.6. Зависимость плотности
ионного тока от положения
вдоль движущегося ионного
зонда
(
i
) Низкий (около 20 нА/
см
2
),
но
достаточно
однородный
поток ионов
Si
измеряется
уже
без
приложенного напряжения
(V
=
0). (
ii
) Сильный неодно
-
родный поток положитель
-
ных ионов Si
измеряют при
отрицательном напряжении
подложки в несколько сотен
вольт.
Поток
почти
полностью сосредоточен на одной стороне подложки от центра, который
смещен в сторону расположения оси электронно
-
лучевого испарителя. (
iii
)
Фокусировка
потока ионов становится сильнее с увеличением напряжения,
которая
обеспечивает превышение
максимальной плотности
ионного тока
более чем в два раза (330 нА/см
2
против 150 нА/см
2
) при повышении
вытягивающего поля от
-
400В до
-
600В
.
Использование ионов, генерированных при электронно
-
лучевом
испарении, для управления процессами роста гетероструктур позволяет
обходиться в установках молекулярно
-
лучевых установках без
дополнительных источников ионов. Кроме того, применение ионов из
электронно
-
лучевых испарителей для создания многоцелевых защитных
покрытий существенно расширяет функциональные
возможности
электронно
-
лучевых
испарителей
и
соответствующих
установок.
Предложенный способ и созданный прибор
–
ионный зонд не
имеют
аналогов в мире и полностью совместимы
с техникой молекулярно
-
лучевой
эпитаксии. Потенциально этот прибор может применяться в каждой
из
высоковакуумных и ультравысоковакуумных ростовых установок, где
имеются электронно
-
лучевые испарители.
Одним из преимуществ прибора является простота его конструкции.
Прямой экономический эффект от внедрения разработки образуется от
экономии средств на покупку ионных источников и сложных электронных
систем управления ионными источниками. Кроме того, минимизируются
эксплуатационные расходы. Предлагаемый метод и прибор может быть
использован в установках молекулярно
-
лучевых установках, где
нецелесообразно использование дополнительных источников ионов.
В следующих разделах рассмотрены примеры наблюдаемых эффектов
при
применении
ионно
-
стимулированных методов.
74
2.2. Дельта легирования при ионно
-
стимулированном осаждении, и
оценка распределения плотности ионного тока на поверхности
подложки
Сурьма является легирующей примесью
п
-
типа для элементов IV
группы. Её поведение при сегрегации сделало её модельным материалом для
поверхностной сегрегации. Для целей данной работы два свойства сурьмы
имеют важное значение. (
i
) При температуре подложки (около 600°С для
эпитаксии
Si
), длина сегрегации настолько велика, что почти все атомы
Sb
сегрегируют на поверхность. (
ii
) Si
ионный поток встраивает атомы сурьмы
из поверхности в эпитаксиальный слой п
-
типа. Такой
метод легирования
в
научной литературе называют
легированием
вторичными ионами (DSI),
чтобы отличить его от прямого впрыска ионов легирующей примеси.
Для относительных измерений потока ионов определенное количество
субмонослойного покрытия адатомов
Sb
(0,2 × монослоя (ML)
= 1,356×
10
14
атомов∙см
-2
выпаривается из источника ячейки
Sb
молекулярного пучка на
поверхность нагретой (600°С) подложки
p-Si
(10
-
20 Ом·см). Затем слои
Si
были выращены из частично ионизированных пучков без вращения
подложки. Скорость роста
Si
составила 0.1
нм/сек. Поскольку слои кремния
выращены без вращения подложки, наблюдалась некоторая неравномерность
легирования на различных участках подложки в зависимости от их
расположения по отношению к положению электронного испарителя, как и
ожидалось.
По результатам измерений удельного сопротивления четырехзондовым
методом были определены значения средней объемной концентрации
примесей в соответствующих точках на поверхности подложки.
Длина сегрегации
∆
определяется следующей формулой
,
(2.3)
где,
n
s
–
поверхностная концентрация,
n
–
объемная концентрация.
Изменение концентрации с толщиной определяется формулой:
. (2.4)
Проинтегрировав по всей толщине, найдем
или
.
(2.5)
Отсюда можно найти длину сегрегации ∆, если известно
n(0)
.
Параметр
n(0)
, ищем, связывая его с измеряемой величиной . По
определению
75
(
2.
6)
S
-
поперечное сечение или площадь,
d
-
толщина образца,
N
–
число атомов
примеси в объеме.
N=
,
(
2.7
)
Здесь
dN =n
(
z
)Sdz, тогда
(
2.8
)
Подставив (
2.8
) в (
2.
6),
находим
или
(2.9)
Подставив (
2.9
) в (
2.5
),
получим:
или
(
2.10
)
Отсюда длина сегрегации:
(2.11)
Используя значения
и при
d
= 3
х10
-5
cm
определим согласно (
2.11
)
значение длины сегрегации в соответствующих точках.
При дельта
-
легировании с участием ионов известно следующее выражение,
которое характеризует зависимость концентрации встроенных в решетку
атомов примеси от плотности потока ионов:
(2.12)
где
Do'stlaringiz bilan baham: |
