Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние деформации кристалла на изменение удельного сопротивления кремния при термической обработке

05.12.2018

Если кристаллы кремния, выращенные по методу Тиля—Литтля, нагревать в течение 1—50 час. при температуре порядка 450°, то обычно происходят большие изменения удельного электросопротивления. При указанной выше термической обработке в большей части основной массы кристалла образуется число носителей n-типа порядка 10в16 на 1 см3. Это явление в основном обнаруживается в кристаллах, которые выращивались с вращением; слитки, выращенные без вращения, значительно более стабильны. Предполагают, что различие между этими двумя типами кристаллов вызвано изменениями скорости роста вращаемого кристалла, связанными с азимутальными неоднородностями температурного поля расплава. Очевидно, диффузия поверхностных примесей не вызывает изменений удельного сопротивления. Для кристаллов кремния, в которых наблюдается изменение удельного электросопротивления при термической обработке (для этого были использованы кристаллы, выращенные с вращением со скоростью 60 об/мин), было доказано, что пластическая деформация при высокой температуре изменяет эффект термической обработки настолько, что наиболее деформированные области становятся наиболее стабильными.

Для изучения влияния пластической деформации на эффект термической обработки образцы монокристаллического кремния в форме пластинок 3х3х25 мм были изогнуты при 1100° в атмосфере азота. Образцы помещались между двумя подогнанными друг к другу кварцевыми плитами (одна плита вогнута, а другая выпукла с нужным радиусом). Изгиб осуществлялся путем медленного сближения плит.
Влияние деформации кристалла на изменение удельного сопротивления кремния при термической обработке

Затем образцы быстро вынимались из печи и помещались на кварцевую плиту при комнатной температуре. Было обнаружено, что для предотвращения неоднородности удельного электросопротивления после изгиба необходимо быстрое охлаждение образцов. Концы изогнутого образца и область нейтральной плоскости в его центре были мало деформированы. Это было выявлено травлением образцов и изучением картины образовавшихся ямок травления. Было обнаружено, что удельное сопротивление пластинки, вырезанной из наиболее деформированной области, в пределах точности эксперимента такое же, что и удельное сопротивление пластинки, вырезанной из области вблизи нейтральной плоскости образца, если образец был быстро охлажден с температуры, при торой проводился изгиб, и не подвергался никакой дополнительной термической обработке.

Образец р-типа с первоначальным удельным сопротивлением около 15 ом*см изгибался до радиуса около 2 см и затем нагревался в течение 1 часа при 450° на воздухе. Исследование с помощью обработки титанатом бария или импульсного покрытия медью показало, что нейтральная область и концы стержня превратились в материал п-типа, причем картина примерно соответствовала картине ямок травления, выявленных до термической обработки. На фигуре показана схема расположения областей различного типа проводимости для образца после термической обработки при 450°. При дальнейшем нагреве в течение 1,5 часа при 450° весь образец переходил в n-тип проводимости. При полировке и повторном травлении была обнаружена примерно такая же плотность ямок травления и такое же их распределение. Исследования, проведенные на контрольных образцах при 450°, показали, что диффузия меди, имеющая существенное значение для германия, не имеет такого значения в этих экспериментах.

Подобные же качественные результаты были получены для образцов из нескольких различных слитков, изогнутых до различных радиусов в интервале от 1 см до 1 м. В общем было найдено, что чем меньше радиус изгиба (т. е. больше деформация), тем больше требуется времени для полного завершения превращения р-типа проводимости в n-тип. В настоящее время не установлено количественного соотношения между радиусом изгиба и временем термической обработки, необходимым для получения заданного изменения концентрации носителей заряда. Такие сведения очень трудно получить из-за неоднородности деформации.

Эти эксперименты показывают, что присутствие структурных дефектов, возможно вакантных мест или дислокаций, задерживает возникновение носителей тока n-типа при термической обработке образца при 450°. Это позволяет сделать предположение, что различие в эффекте термической обработки для слитков, полученных с вращением и без вращения из одной и той же партии материала, может являться следствием различия числа структурных дефектов.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: