Формирование доноров в твердых растворах Ge1–xSiх, имплантированных протонами

Abstract

The formation of low-resistance near-surface layer in Ge1–xSix crystals doped with phosphorus after proton implantation and subsequent heat treatment were studied. The samples were implanted with protons of 300 keV by thread 1 • 1015 cm–2. For comparison, we also studied samples irradiated with electrons with energy of 6 MeV. It was shown that the heat treatment (≅275C) of the implanted crystals through the formation of H-donors leads to the formation of a pronounced low-impedance concentration peak with a maximum near the projected path length of ions 3 microns and halfwidth of 0,2 microns, corresponding to the projected ion scattering. It was found that the concentration of H-donor at the peak of the distribution profile decreased from 1,5 • 1016 cm–3 for x = 0,08 % to 5 • 1015 cm–3 with increasing x = 3,1 %. At the same time with silicon concentration in the crystals Ge1–xSix increasing postimplantation radiation defects concentration decrease sharply. It was shown that reducing the concentration of H-donors due to the trapping of interstitial hydrogen atoms of silicon, instead of passivation of radiation defects. = Исследовался процесс формирования низкоомного слоя в приповерхностной области кристаллов Ge1–хSiх, легированных фосфором, при имплантации протонами и последующей термообработке. Образцы имплантировались протонами с энергией 300 кэВ потоком 1 • 1015 см–2. Для сравнения использовалось облучение образцов электронами с энергией 6 МэВ. Показано, что термообработка (≅275 C) имплантированных кристаллов за счет образования H-доноров приводит к формированию резко выраженного низкоомного концентрационного пика с максимумом вблизи проецированной длины пробега ионов 3 мкм и величиной среднеквадратичного разброса пробегов ~ 0,2 мкм. Установлено, что концентрация Н-доноров в максимуме профиля распределения (за вычетом исходного содержания фосфора) уменьшается от 1,5 • 1016 см–3 для содержания кремния 0,08 ат. % до 5 • 1015 см–3 при увеличении содержания до 3,1 ат. %. В то же время при увеличении в кристаллах Ge1–хSiх содержания кремния резко падает концентрация постимплантационных радиационных дефектов. Показано, что снижение концентрации Н-доноров обусловлено захватом внедренного водорода атомами кремния, а не пассивацией радиационных дефектов.