Właściwości elektryczne monokryształów krzemu wzbogaconych w azot

• Autorzy: Kamiński P. , Kwestarz M. , Surma B.

Warianty tytułu

EN

Electrical properties of nitrogen-enriched silicon single crystals

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule omówiono właściwości elektryczne monokryształów krzemu domieszkowanych azotem. Opisano sposób wbudowywania się atomów azotu do sieci krystalicznej Si. Przedstawiono mechanizm wpływu atomów azotu na anihilację mikrodefektów typu voids związanych z agregatami luk. Dla wzbogaconego w azot monokryształu krzemu o wysokiej rezystywności otrzymanego metodą pionowego topienia strefowego (FZ – Floating Zone) pokazano radialny rozkład rezystywności oraz radialny rozkład koncentracji azotu. Stwierdzono możliwość wpływu kompleksów złożonych z atomów azotu i atomów tlenu (N - O) na właściwości elektryczne otrzymywanych metodą FZ monokryształów Si wzbogaconych w azot.

EN

This paper presents the electrical properties of silicon single crystals doped with nitrogen. The incorporation of nitrogen atoms into the Si lattice is described. The mechanism showing the effect of the nitrogen atoms on the annihilation of void type microdefects associated with vacancy aggregates is given. For a high resistivity, nitrogen-enriched silicon single crystal, obtained by the Floating Zone (FZ) method, the radial distributions of both resistivity and nitrogen concentration are shown. The possible effect of nitrogen-oxygen (N - O) complexes on the electrical properties of nitrogen-enriched FZ Si single crystals is discussed.

Słowa kluczowe

PL

wysokorezystywne monokryształy krzemu; metoda FZ; domieszkowanie azotem

EN

high-resistivity silicon single crystals; FZ; nitrogen doping

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 43, nr 4
• Strony: 31--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Kamiński P.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych ul. Wólczyńska 133, 01 - 919 Warszawa

autor

Kwestarz M.

• Topsil Semiconductor Materials SA, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa

autor

Surma B.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych ul. Wólczyńska 133, 01 - 919 Warszawa

Bibliografia

• [1] Murakami K., Kuribayashi H., Masuda K.: Motional effects between on-center and off-center substitutional nitrogen in silicon, Phys. Rev. B, 1988, 38, 1589 - 1592
• [2] Stein H. J.: Nitrogen in crystalline Si, Mat. Res. Soc. Proc., 1986, 59, 523 - 535
• [3] Abe T., Harada H., Ozawa N., Adomi K.: Deep level generation-annihilation in nitrogen doped FZ crystals, Mat. Res. Soc. Proc., 1986, 59, 537 - 544
• [4] Wagner P., Oeder R., Zulehner W.: Nitrogen-oxygen complexes in Czochralski silicon, Appl. Phys. A, 1988, 46, 73 - 76
• [5] Goss J. P., Hahn I., Jones R., Briddon P. R., Öberg S.: Vibrational modes and electronic properties of nitrogen defects in silicon, Phys. Rev. B, 2003, 67, 045206 (1 - 11)
• [6] Abe T.: Generation and annihilation of point defects by doping impurities during FZ silicon crystal growth, J. Cryst. Growth, 2011, 334, 4 - 15
• [7] Kageshima H., Taguchi A., Wada K.: Theoretical study of nitrogen-doping effects on void formation processes in silicon crystal growth, J. Appl. Phys., 2006, 100, 113513-1-6
• [8] Qi M., Tan S., Zhu B., Cai P., Gu. W., Xu X., Shi T., Que D., Li L.: The evidence for interaction of the N - N pair with oxygen in Czochralski silicon, J. Appl. Phys., 1991, 69 (6), 3775 - 3777
• [9] Belli M., Fanciulli M., Batani D.: Electron spin resonance of substitutional nitrogen in silicon, Phys. Rev. B, 2014, 89, 115207 (1-8)
• [10] Kageshima H., Taguchi A.: Theoretical investigation of nitrogen doping effect on vacancy aggregation processes in Si, Appl. Phys. Lett., 2000, 76, 3718 - 3720
• [11] Voronkov V., Falster R.: Intrinsic point defects and impurities in silicon crystal growth, Journal of The Electrochemical Society, 2002, 149 (3), G167 - G174
• [12] Luoh T., Hsieh J. Yu, Yang L. W., Huang C. T., Chen K. C., Chung H., Ku J., Lu C. Y.: Dual gate oxide integrity improvement by implementing nitrogen implantation technology, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B, 2005, 237, 183 - 187
• [13] Majerowski B. (kierownik pracy): Badanie procesów monokrystalizacji krzemu domieszkowanego azotem, Sprawozdanie z wykonania pracy naukowo-badawczej, ITME, Warszawa, 2006
• [14] Możdżonek M. (kierownik pracy): Badanie termicznych własności krzemu domieszkowanego azotem, Sprawozdanie z wykonania pracy naukowo-badawczej, ITME, Warszawa, 2006
• [15] Itoh Y., Nozaki T., Masui T., Abe T.: Calibration curve for infrared spectrophotometry of nitrogen in silicon, Appl. Phys. Lett., 1985, 47, 488 - 489
• [16] Itoh T., Abe T.: Diffusion coefficient of a pair of nitrogen atoms in float-zone silicon, Appl. Phys. Lett., 1988, 53, 39 - 41
• [17] Brower K. L.: Deep-level nitrogen centers in laser- -annealed ion-implanted silicon, Phys. Rev. B, 1982, 26, 6040 - 6050
• [18] Karoui F.S., Karoui A.: A density functional theory study of the atomic structure, formation energy, and vibrational properties of nitrogen-vacancy-oxygen defects in silicon, J. Appl. Phys., 2010, 108, 033513- 1-13
• [19] Sawada H., Kawakami K.: First-principles calculation of the interaction between nitrogen atoms and vacancies in silicon, Phys. Rev. B, 2000, 62, 1851 - 1858
• [20] Adam L. S., Law M. E., Szpala S., Simpson P.J., Lewther D., Dokumaci O, Hegde S.: Experimental identification of nitrogen-vacancy complexes in nitrogen implanted silicon, Appl. Phys. Lett., 2001, 79 (5), 623 - 625
• [21] Alt H. Ch., Gomeniuk Y.V., Bittersberger F., Kempf A., Zemke D.: Far-infrared absorption due to electronic transitions of N-O complexes in Czochralski-grown silicon crystals: Influence of nitrogen and oxygen concentration, Appl. Phys. Lett., 2005, 87, 151909 (1 - 3)
• [22] Yang D., Fan R., Li L., Que D.: Effect of nitrogen--oxygen complexes on electrical properties of Czochralski silicon, Appl. Phys. Lett., 1996, 68 (4), 487 - 489
• [23] Libbert J. L., Mule’Stagno L., Banan M.: Dissociation of nitrogen-oxygen complexes by rapid thermal anneal heat treatment, J. Appl. Phys., 2002, 92 (3), 1238 - 1241
• [24] Gali A., Miro J., Deak P, Ewers C. P., Jones R.: Theoretical studies on nitrogen-oxygen complexes in silicon, J. Phys.: Condens Matter,, 1996, 8, 7711 -7722
• [25] Voronkov V., Porrini M., Collareta P., Pretto M., Scala R., Falster R., Voronkova G., Batunina A., Golovina V., Arapkina L., Guliaeva A., Milvidski M.: Shallow thermal donors in nitrogen-doped silicon, J. Appl. Phys., 2001, 89 (8), 4289 - 4293
• [26] Ammon W., Hölzl L., Virbulis J., Dornberger E., Schmolke R., Gräf D.: The impact of nitrogen on the defect aggregation in silicon, J. Cryst. Growth, 2001 226, 19 - 30