Формирование стабильной дефектной структуры в кремениевых диодах генераторах шума

Abstract

Исследованы возможности и методы создания стабильной дефектной, в том числе дислокационной, структуры вблизи зон p–n-переходов кремниевых диодов генераторов шума на пластинах с кристаллографической ориентаций (111) и (001). Эффективное управление распределением неконтролируемых примесей в монокристаллическом кремнии достигается путем формирования в его объеме стабильной дислокационной структуры. При этом для получения воспроизводимых характеристик диодов генераторов шума необходимо, чтобы плотность дислокаций была однородной по всей площади пластины. Поскольку на краю дислокационного следа плотность дислокаций несколько ниже, чем в его середине, то это означает, что дислокационные следы, образованные соседними зонами оплавления с помощью лазерного пучка, должны перекрываться. На основании экспериментальных исследований установлено, что необходимая степень равномерности плотности генерируемых дефектов достигается при соблюдении условия a = (1,5–5,0)d, где а – шаг, d – ширина лазерного пятна на пластине. Процесс оплавления проводили в среде азота, с применением лазерной установки геттерирования. Реальная ширина зоны оплавления оказывается немного больше диаметра лазерного пятна за счет теплопроводности кремния и составляет 10 мкм. Усиление генерации дислокаций на образующихся включениях Si3N4 в отличие от дислокаций на границе Si–SiО2 приводит к дополнительному расширению дислокационного следа на рабочей поверхности пластины. Наличие стабильной дислокационной структуры, а также наличие в местах дислокаций примесных и вторичных атомов металлов в исследуемой структуре ND 103L подтверждено методом вторичной ионной масс-спектроскопии (SIMS). Результаты исследования прошли апробацию в ОАО «ИНТЕГРАЛ» - управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ» и могут быть использованы при изготовлении кремниевых диодов генераторов шума.