Elektrische Eigenschaften von eisendotiertem Silizium in verschiedenen Stadien der Ausscheidung

Abstract

Kleine Eisenausscheidungen und Cluster, die durch Relaxation übersättigter Lösungen in p typ Silizium erzeugt wurden, sind mit Kapazitätstransientspektroskopie (DLTS) untersucht worden.Wenn die Eisenkonzentrationen cFe kleiner ist als die Konzentration der flachen Akzeptoren cB, reagieren diese Atome bei Raumtemperatur zu Eisen-Bor-Paaren. Wird die Probe für 30 Minuten bei 200 °C ausgelagert, erscheinen im DLTS Spektrum die zwei Linien für Fei und FeB, wobei die Gesamtkonzentration der Löslichkeit des Eisens entspricht. Die hier bestimmten Defektparameter, insbesondere die Energieniveaus von Fei und FeB, stimmen mit den aus Untersuchungen verschiedener Gruppen bekannten überein.Eine Auslagerung bei etwas höheren Temperaturen (250 °C, 15 Minuten) erzeugt einen neuen Defekt. Da verschwindet die Fei-Linie aus dem DLTS- Spektrum, und es erscheint eine neue Linie an der gleichen Stelle mit sehr viel kleinerer Amplitude. Während die Emissionscharakteristik dieses Defektes vergleichbar ist mit der aus der Literatur bekannten des Fei , ist die Einfangscharakteristik dieses Defekts deutlich verschieden von der des Fei und zeigt ihn als ausgedennten Defekt mit einer großen Dichte lokalisierter elektronischer Zustände. Im Unterschied zu Fei reagiert dieser Defekt nicht mit Bor.Wir erklären dieses Verhalten durch eine schmale Verteilung von lokalisierten Zuständen in der Bandlücke des Siliziums in der Nähe des Energieniveaus vom Fei. Bei diesem Defekt handelt es sich nicht um Silizidausscheidungen sondern vermutlich um Cluster aus Fei. Die Ähnlichkeit der elektronischen Eigenschaften von Fei und Fei-Cluster wurde nicht bei kleinen Clustern mit wenigen elektrischen Niveaus gefunden.Für Eisenkonzentrationen cFe > cB entsteht nach Auslagerung für 30 Minuten bei 200°C eine andere Art von Fe-Ausscheidungen. Die DLTS- Linienform, sowie die Einfang- und Emissionscharakteristik von NiSi2- und Cu3Si-Ausscheidungen, wie man sie sind ähnlich denen nach Abschrecken von hohen Temperaturen erhält. Aufgrund dieser Ähnlichkeit gehen wir davon aus, dass die Fe-Ausscheidung in einer Eisensilizid- Phase vorliegt. Unsere DLTS- Messungen ergaben, dass das Elektronenniveauspektrum der Ausscheidungen die typische Charakteristik von bandartigen Zuständen aufweist, die sich bis in die untere Bandlücke erstrecken. Der Ursprung der Elektronenniveaus sind entweder Volumenzustände der Ausscheidung oder Zustände aus der Grenzschicht zum umgebenden Silizium.