mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2013-4-9-12mateltech-77Research ArticleМатериаловедение и технология. ПолупроводникиMATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY. SEMICONDUCTORSРАСПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДА И ЭРБИЯ В КРЕМНИИ ПРИ ДИФФУЗИОННОМ ЛЕГИРОВАНИИOXYGEN AND ERBIUM DISTRIBUTION IN DIFFUSION DOPED SILICONДроздовМ. Н.DrozdovM. N.

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник отдела технологии наноструктур и приборов, Институт физики микроструктур, 603950, г. Нижний Новгород

ЛатухинаН. В.LatuchinaN. V.

кандидат техн. наук, доцент кафедры радиофизики и полупроводниковой микро− наноэлектроники, ГОУ ВПО «Самарский государственный университет», 443011, г. Самара, ул. Ак. Павлова, д. 1

natalat@yandex.ruСтепиховаМ. В.StepikhovaM. V.

кандидат физ.−мат. наук, научный сотрудник отдела физики полупроводников, Институт физики микроструктур РАН, 603950, г. Нижний Новгород

mst@ipmras.ruПокоеваВ. А.PokoevaV. A.

кандидат физ.−мат. наук, доцент кафедры радиофизики и полупроводниковой микро− наноэлектроники, ГОУ ВПО «Самарский государственный университет», 443011, г. Самара, ул. Ак. Павлова, д. 1

pokoevava@mail.ruСуринМ. А.SurinM. A.

магистрант направления «Физика полупроводников. Наноэлектроника», ГОУ ВПО «Самарский  государственный университет», 443011, г. Самара, ул. Ак. Павлова, д. 1

smith_163@mail.ruИнститут физики микроструктур РАНРоссияInstitute for Physics of Microstructures RASRussian FederationГОУ ВПО «Самарский государственный университет»РоссияSamara State UniversityRussian FederationГОУ ВПО «Самарский государственный университет»РоссияSamara State UniversityRussian Federation20131503201504912Copyright © Дроздов М.Н., Латухина Н.В., Степихова М.В., Покоева В.А., Сурин М.А., 20152015Дроздов М.Н., Латухина Н.В., Степихова М.В., Покоева В.А., Сурин М.А.Drozdov M.N., Latuchina N.V., Stepikhova M.V., Pokoeva V.A., Surin M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/77

Проведены исследования состава диффузионных слоев кремния, легированного редкоземельным элементом эрбием. Диффузия проведена из оксидной пленки эрбия, созданной на поверхности пластины кремния. Методом вторичной ионной массспектрометрии определены концентрационные профили эрбия и кислорода в кремнии. Профиль электрически активного эрбия определен методом измерения поверхностного сопротивления и подвижности носителей заряда при последовательном стравливании слоев. Рассчитан коэффициент диффузии эрбия при температуре 1240 оС, его значение составило 4,8 • 10−13 см2 • с−1. Предложена модель одновременной диффузии эрбия и кислорода в кремний, учитывающая процесс связывания эрбия и кислорода в комплексы. Путем сравнения результатов численного моделирования с экспериментальными данными показано их хорошее совпадение для приповерхностной области диффузионного слоя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The composition of diffusion silicon layers doped by rare earth erbium was investigated. The diffusion source was an erbium oxide layer on the surface of the test silicon wafer. The erbium and oxygen distribution profile in silicon was measured by SIMS. The concentration of electrically active erbium impurity in the diffusion layers on silicon was determined by measuring the surface resistance and carrier mobility during consecutive etching of layers. The erbium diffusion coefficient at 1240 °C was estimated to be 4.8 · 10−13 cm2 · s−1. A model of erbium and oxygen simultaneous diffusion was suggested. The model takes into account the association of erbium and oxygen into complexes. The results of numerical simulation and experimental data are in a good agreement for the near−surface region of the diffusion layer.

диффузионное легированиекислородэрбийоксидные пленкивторичная ионная масс-спектрометрияdiffusion dopingoxygenerbiumoxide filmssecondary ion mass spectroscopyReferencesSobolev, N. A. Svetoizluchayushie struktury Si:Er. Tehnologiya i fizicheskie svoistva. / N. A. Sobolev // FTP. − 1995. − T. 29, Iss. 7. − P. 1153—1175.Sobolev, N. A. Svetoizluchayushie struktury Si:Er. Tehnologiya i fizicheskie svoistva. / N. A. Sobolev // FTP. − 1995. − T. 29, Iss. 7. − P. 1153—1175.Sobolev, N. A. Kremnii, legirovannyi erbiem, − novyi poluprovodnikovyi material dlya optoelektroniki / N. A. Sobolev // Ros. Him. zhurn. − 2001.− T. XLV, N 5−6. − P. 95—101.Sobolev, N. A. Kremnii, legirovannyi erbiem, − novyi poluprovodnikovyi material dlya optoelektroniki / N. A. Sobolev // Ros. Him. zhurn. − 2001.− T. XLV, N 5−6. − P. 95—101.Aleksandrov, O. V. Melkie akceptornye centry, obrazuyushiesya pri diffuzii erbiya v kremnii / O. V. Aleksandrov, V. V. Emcev, D. S. Poloskin, N. A. Sobolev, E. I. Shek // FTP. − 1994. − T. 28, Iss. 11. − P. 2045—2048.Aleksandrov, O. V. Melkie akceptornye centry, obrazuyushiesya pri diffuzii erbiya v kremnii / O. V. Aleksandrov, V. V. Emcev, D. S. Poloskin, N. A. Sobolev, E. I. Shek // FTP. − 1994. − T. 28, Iss. 11. − P. 2045—2048.Kulikov, G. S. Diffuziya erbiya i tulliya v kremnii / G. S. Kulikov, R. Sh. Malkovich, D. E. Nazyrov // FTP. − 1991. − T. 25, Iss. 9. − P. 1653—1654.Kulikov, G. S. Diffuziya erbiya i tulliya v kremnii / G. S. Kulikov, R. Sh. Malkovich, D. E. Nazyrov // FTP. − 1991. − T. 25, Iss. 9. − P. 1653—1654.Latuhina, N. V. Raspredelenie komponentov v strukturah kremnii − oksid kremniya i kremnii — oksid redkozemel‘nogo elementa / N. V. Latuhina, V. M. Lebedev // Pis‘ma v ZhTF. − 2005. − T. 31, Iss. 13. − P. 58 − 64.Latuhina, N. V. Raspredelenie komponentov v strukturah kremnii − oksid kremniya i kremnii — oksid redkozemel‘nogo elementa / N. V. Latuhina, V. M. Lebedev // Pis‘ma v ZhTF. − 2005. − T. 31, Iss. 13. − P. 58 − 64.Zhuravel‘, L.V. Vliyanie legirovaniya redkozemel‘nymi elementami na strukturu poverhnostnogo sloya kremniya / L. V. Zhuravel‘, N. V. Latuhina, E. Yu. Blytushkina // Izvestiya vuzov. Materialy elektronnoi tehniki. − 2004. − N 3. − P. 72—74.Zhuravel‘, L.V. Vliyanie legirovaniya redkozemel‘nymi elementami na strukturu poverhnostnogo sloya kremniya / L. V. Zhuravel‘, N. V. Latuhina, E. Yu. Blytushkina // Izvestiya vuzov. Materialy elektronnoi tehniki. − 2004. − N 3. − P. 72—74.Latuhina, N. V. Rol‘ mikrodeformacii pri poroobrazovanii v kremnii, legirovannom redkozemel‘nymi elementami / N. V. Latuhina, A. V. Volkov, L. V. Zhuravel‘, V. M. Lebedev // Tr. tret‘ei Mezhdunar. nauch.−tehn. konf. «Metallofizika, mehanika materialov, nanostruktur processov deformirovaniya «Metalldeform−2009» − Samara, 2009. − T. 1. − P. 30—34.Latuhina, N. V. Rol‘ mikrodeformacii pri poroobrazovanii v kremnii, legirovannom redkozemel‘nymi elementami / N. V. Latuhina, A. V. Volkov, L. V. Zhuravel‘, V. M. Lebedev // Tr. tret‘ei Mezhdunar. nauch.−tehn. konf. «Metallofizika, mehanika materialov, nanostruktur processov deformirovaniya «Metalldeform−2009» − Samara, 2009. − T. 1. − P. 30—34.Latuhina, N. V. Lyuminescenciya sistem na baze poristogo kremniya, legirovannogo redkozemel‘nymi elementami / N. V. Latuhina, A. V. Volkov, V. Yu.Timoshenko, D. M. Zhigunov // Tez. dokl. VIII Mezhdunar. konf. po aktual‘nym problemam fiziki, materialovedeniya, tehnologii i diagnostiki kremniya, nanometrovyh struktur i priborov na ego osnove «Kremnii−2011» − Moskva: MISiS, 2011. − P. 169.Latuhina, N. V. Lyuminescenciya sistem na baze poristogo kremniya, legirovannogo redkozemel‘nymi elementami / N. V. Latuhina, A. V. Volkov, V. Yu.Timoshenko, D. M. Zhigunov // Tez. dokl. VIII Mezhdunar. konf. po aktual‘nym problemam fiziki, materialovedeniya, tehnologii i diagnostiki kremniya, nanometrovyh struktur i priborov na ego osnove «Kremnii−2011» − Moskva: MISiS, 2011. − P. 169.Newman, R. C. Vibrational absorption of carbon and carbon − oxygen complexes in silicon / R. C. Newman, R. S. Smith // J. Chem. Sol. − 1969. − V. 30. − P. 1493—1505.Newman, R. C. Vibrational absorption of carbon and carbon − oxygen complexes in silicon / R. C. Newman, R. S. Smith // J. Chem. Sol. − 1969. − V. 30. − P. 1493—1505.Karpov, Yu. A. O vzaimodeistvii atomov redkozemel’nyh elementov s kislorodom v kremnii / Yu. A. Karpov, V. V. Petrov, V. S. Prosolovich, V. D. Tkachev // FTP. − 1984. − T. 18, Iss. 2. − P. 368—369.Karpov, Yu. A. O vzaimodeistvii atomov redkozemel’nyh elementov s kislorodom v kremnii / Yu. A. Karpov, V. V. Petrov, V. S. Prosolovich, V. D. Tkachev // FTP. − 1984. − T. 18, Iss. 2. − P. 368—369.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.