AKADEMIE DER WISSENSCHAFTEN DER DDR ZfK ...

L i t e r a t u r
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[1] Gusev, V.M. et al., Kristallografiya 12 (1967) 155
[2] Morehead, F.F. and B.L. Crowder, rad. eff. 6 (1970) 27
[33 Mathews, M.D., rad. eff. 11 (1971) 167
4.20. UNTERSUCHUNG VON STRAHLENSCHÄDEN IN IONENIMPLANTIERTEM SILIZIUM DURCH
THERMISCH STIMULIERTE STRÖME
H. Frey und J. Mittenbacher
Friedrich-Schiller-Universität Jena, Sektion Physik
Die Implantation energiereicher Ionen in kristallines Silizium erzeugt Gitterdefekte.
Punktdefekte, wie Doppelleerstellen und Leerstellenkomplexe, sind Störsteilen
mit tiefen Niveaus im verbotenen Energieband des Halbleiterkristalls.
Wirken die Gitterdefekte als Haftstellen für die Ladungsträger, so ist ihre Untersuchung
mittels thermisch stimulierter Ströme (TSC) möglich [1]. Zur Aiessung
werden die Haftstellen nach einer Abkühlung des Kristalls auf -196 °C gefüllt und
durch ein nachfolgendes Aufheizen wieder entleert. Die so freigesetzten Ladungsträger
bilden beim Anlegen einer Spannung den TSC, der sich dem normalen Dunkelstrom
überlagert. Zwischen der Temperatur T^, bei welcher die Freisetzung erfolgt,
und der Aktivierungsenergie Ед der entsprechenden Haftstellen, besteht
nach [2] näherungsweise der Zusammenhang Ед = 24 к T^ [eV] (к - Boltzmann-Konstante,
TM in [°K]).
In niederohmigen Halbleitern ist eine solche Messung nur innerhalb der isolierenden
Verarmungsschicht eines pn-Überganges möglich [33. Zur Untersuchung wurde
n-Typ-Silizium (60-Л.ст) bei 200 °C mit Boriohen der Energie 120 keV und der Do-
14 —2
sis 5 • 10 cm implantiert. Der Strom durch den so erzeugten pn-Ubergang in
Sperrichtung ist in Abb. 1 als Funktion der Probentemperatur aufgetragen (Sperrspannung
10 V, die Abkühlung der Probe erfolgte ohne angelegte Sperrspannung,
die Aufheizrate betrug 1 °C/sec). Die
E
О
K 3
unausgeheilt Í
Ausheiltemp.310 l>C I
Ausheittemp. 900°C | !
Ausheilzeit 15 Min. I
E, = 0,19eV /
1 t I / /
'E"Ó,32eV ' I ' I j
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V y i¡
EÄ=0,38eV //
-190 -170 -150 -130 -110 -90 -70 -SO -30
Temperatur Г 0 С ]
Abb. 1
Strom durch den pn-Übergang in Sperrrichtung
als Funktion der Probentempe-
•ПО+П1Г»
Peaks in den Meßkurven sind auf thermisch
stimulierte Ströme zurückzuführen.
Der steile Anstieg der Kurven im Bereich
hoher Meßtemperaturen wird durch
den normalen Dunkelstrom bedingt. Ohne
Ausheilung der Probe nach der Implantation
erscheint ein TSC-Peak, dem eine
Aktivierungsenergie von 0.32 eV entspricht.
Nach einer Temperaturbehandlung bei
310 °C ergeben sich zwei neue TSC-Peaks,
deren Aktivierungsenergien von 0.19 eV
bzw. 0.3 eV zuzuordnen sind, während
der О.32 eV-Peak nahezu verschwindet.
Die Ausheilung bei dieser Temperatur
hat demzufolge eine Umordnung von Gitterdefekten
zur Folge.