DLTS Spectra of Silicon Diodes With P+—n–junction Irradiated With High Energy Krypton Ions

Abstract

Исследованы p + -n−диоды. Диоды изготовлены на пластинах однородно легированного фосфором моно-кристаллического кремния (толщина 460 мкм, плоскость (111)), выращенно-го методом бестигельной зонной плав-ки. Удельное сопротивление кремния -90 Ом ⋅ см, концентрация фосфора -5 ⋅ 10 13 см −3 . Диоды подвергнуты облучению ионами криптона с энер-гией 250 МэВ. Флюенс облучения -10 8 см −2 . Радиационные дефекты, вводимые высокоэнергетической имплантацией ионов криптона, иссле-дованы с помощью нестационарной спектроскопии глубоких уровней (DLTS -Deep−level transient spectroscopy). Спектры DLTS регистрировали на частоте 1 МГц в интервале темпера-тур 78-290 К. Вольт−фарадные харак-теристики измерены при напряжении обратного смещения от 0 до −19 В на частоте 1 МГц. Показано, что основ-ными радиационными дефектами являются А−центры и дивакансии. Установлено, что вид спектров DLTS в интервале температур 150-260 K существенно зависит от напряжения эмиссии U e . Варьирование U e в ходе эксперимента позволило разделить вклады от различных дефектов в спектр DLTS в интервале температур 150-260 К. Показано, что, помимо А−центров и дивакансий, при облуче-нии формируются многовакансионные комплексы с энергетическим уровнем E t = E c − (0,50 ± 0,02) эВ и сечением за-хвата электронов ~ 4 ⋅ 10 −13 см 2 .Ключевые слова: нестационарная спектроскопия глубоких уровней, ра-диационные дефекты, кремний, диод, высокоэнергетическая ионная имплан-тация. ВведениеОблучение высокоэнергети-ческими тяжелыми ионами можно использовать для оптимизации параметров быстродействующих силовых диодов. Оно позволяет до-биться такого же быстродействия диодов, как и облучение электро-нами, но при меньшем увеличении сопротивления базы, а значит, и прямого падения напряжения [1][2][3][4]. В некоторых случаях это может оправдывать существенно бóльшие финансовые затраты на высокоэнергетическую имплан-тацию. В отличие от облучения легкими ионами, облучение вы-сокоэнергетическими тяжелыми ионами приводит к образованию скоплений радиационных дефек-тов (многовакансионных и меж-узельных комплексов) [5, 6]. Для отработки технологических режи-мов создания быстродействующих диодов необходима информация о составе радиационных дефектов и их распределении по глубине. Ме-тодики емкостной спектроскопии достаточно широко используются для анализа дефектно−примесного состава барьерных структур. Наи-более информативным методом является нестационарная спектро-скопия глубоких уровней (DLTSDeep−level transient spectroscopy). При облучении высокоэнергети-ческими ионами радиационные дефекты неравномерно распре-делены по глубине. Максимум их