СТРУКТУРА И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ДЕФЕКТОВ НА ГРАНИЦЕ СОЕДИНЕННЫХ ПЛАСТИН КРЕМНИЯ

Методами просвечивающей электрон- ной микроскопии, нестационарной спектроскопии глубоких уровней и фотолюминесценции проведено ком- плексное исследование структуры и электронных свойств дефектов, воз- никающих на границе соединения разориентированных пластин Si(001) n−типа проводимости. Установлено, что основными выявленными де- фектами являются дислокационные структуры двух видов: ортогональная сетка дислокаций, состоящая из двух семейств винтовых дислокаций, и зигзагообразные смешанные дис- локации. Выявлено, что наблюдаемые дислокационные структуры являются источником интенсивной люминес- ценции, спектр которой значительно отличается от стандартного спектра дислокационной люминесценции при всех исследуемых углах поворотной разориентации пластин Si. Показано, что при увеличении угла разориен- тации происходит сильная транс- формация спектров дислокационной люминесценции, которая заключается в изменении формы спектров и умень- шении интегральной интенсивности люминесценции. Методом нестацио- нарной спектроскопии глубоких уров- ней в исследуемых образцах выявлено наличие глубоких центров, концентра- ция которых возрастает с увеличением угла разориентации пластин. Уста- новлено, что обнаруженные глубокие центры связаны с наблюдаемыми методом просвечивающей электрон- ной микроскопии дислокационными структурами. 

1. Kveder, V. Silicon light emitting diodes based on dislocation luminescemce/ V. Kveder, M. Badylevich, E. Steinman, A. Izotov, M. Seibt, W. Schröter // Appl. Phys. Lett. − 2004. − V. 84, iss 12. − P. 2106—2108.

2. Vdovin, V. Mechanisms of dislocation network formation in Si(001) hydrophilic bonded wafers / V. Vdovin, O. Vyvenko, E. Ubyivovk, O. Kononchuk // Solid State Phenomena. − 2011. − V. 178−179. − P. 253—258.

3. Wilhelm, T. Regular dislocation networks in silicon. Part I: Structure / T. Wilhelm, T. Mchedlidze, X. Yu, T. Arguirov, M. Kittler, M. Reiche // Solid State Phenomena. − 2008. − V. 131−133. − P. 571—578. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.131−133.571

4. Rouviere, J. L. Huge differences between low− and high− angle twist grain boundaries: The case of ultrathin (001) Si films bonded to (001) Si wafers / J. L. Rouviere, K. Rousseau, F. Fournel, H. Moriceau // Appl. Phys. Lett. − 2000. − V. 77, iss. 8. − P. 1135—1137. DOI: 10.1063/1.1289656

5. Reiche,M.Dislocationnetworksformedbysiliconwaferdirectbonding/M.Reiche//MaterialsScienceForum.−2008.−V. 590. − P. 57—78. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.590.57

6. Mchedlidze, T. Regular dislocation networks in Si. Part II: Luminescence/T.Mchedlidze,T.Wilhelm,X.Yu,T.Arguirov,G. Jia, M.Reiche,M.Kittler//SolidStatePhenomena.−2008.−V. 131−133. − P. 503—510. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.131−133.503

7. Steinman, E. Modification of dislocation PL centres due to misfit of bonded Si wafers / E. Steinman, A. Tereshchenko, O. Kononchuk, V. Vdovin // Physica Status Solidi C. − 2013. − V. 10, N 1. − P. 16—19

8. Steinman, E. A. Dependence of luminescence properties of bonded Si wafers on surface orientation and twist angle / E. A. Steinman, O. Kononchuk, A. N. Tereshchenko, A. A. Mazilkin // Solid State Phenomena. − 2010. − V. 156−158. − P. 555—560.

9. Bondarenko, A. Dislocation structure, electrical and luminescent properties of hydrophilically bonded silicon wafer interface / A. Bondarenko, O. Vyvenko, I. Kolevatov, I. Isakov, O. Kononchuk // Solid State Phenomena. − 2011. − V. 178−179. − P. 233—242.

10. Wagener, M. C. Electrical uniformity of direct silicon bonded wafer interfaces / M. C. Wagener, R. H. Zhang, W. Zhao, M. Seacrist, M. Ries, G. A. Rozgonyi // Solid State Phenomena. − 2008. − V. 131−133. − P. 321—326. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.131−133.321

11. Dozsa, L. Point defects generated by direct−wafer bonding of silicon / L. Dozsa, B. Szentpali, D. Pasquariello, K. Hjort // J. Electronic Materials. − 2002. − V. 31, N 2. − P. 113—118.

12. Cavalcoli, D. Defect states in plastically deformed n−type silicon / D. Cavalcoli, A. Cavallini, E. Gombia // Phys. Rev. B. − 1997. − V. 56, N 16. − P. 10208—10214.

13. Kveder,V.DislocationsinsiliconandD−bandluminescence for infrared light emitters / V. Kveder, M. Kittler // Materials Science Forum. − 2008. − V. 590. − P. 29—56.

14. Kveder, V. Influence of the dislocation travel distance on the DLTS spectra of dislocations in Cz−Si / V. Kveder, V. Orlov, M. Khorosheva, M. Seibt // Solid State Phenomena. − 2008. − V. 131− 133. − P. 175—181.