Влияние механических напряжений на дефектообразование в кремнии при облучении протонами

Abstract

Недавние исследования показали перспективность облучения кремния легкими ионами (водорода, гелия) для формирования так называемых "нарушенных" слоев и областей. Уникальной особенностью этих слоев является наличие в них структурных дефектов, созданных путем ионной имплантации водорода и последующей термической обработкой. Формирование областей, насыщенных дефектами разного рода (например, кластеры точечных дефектов, микропоры, газовые пузыри, наполненные водородом), становится возможным и зависит от условий имплантации, температуры и времени постимплантационного отжига. Исследование дефектов, образующихся при имплантации, позволит расширить возможности метода ионной имплантации для развития новых технологий и контроля характеристик приборов микроэлектроники. Сведения о структуре ионно-имплантированных образцов позволят подбирать дозы, энергии и условия ионной имплантации, необходимые для оптимизации свойств нарушенных слоев для конкретных практических приложений = The effect of stress of different signs on the processes of radiation defect formation in the crystalline silicon is presented in this study. The calculation of the state of thin circular plate with the surface layer under the deformation is shown as well. The influence of pre-deformation on the characteristics of the layer distorted by radiation defects in silicon KEF-4.5 implanted by protons with the energies of 140 and 500 keV and the flux of 2.5·1015 cm-2 was studied experimentally. The samples were plane-parallel plates with the size of 15x15x0.4 mm subjected to the deformation: in the first case the surface layer was in the compressed state, in the second case it was in the stretched state. For comparison each sample had also the unbent reference. The degree of deformation was determined by the sample deflection and controlled by the X-ray method. It was demonstrated that the applied mechanical stresses to the sample during the irradiation process affect the magnitude of the residual plate bending. The measured values of radii of curvature are between 120 and 260 m that corresponds to the residual stresses from 0.33 to 0.15 MPa. Moreover, the minimum curvature was observed for the samples with the surface layer subjected to the compressive stresses. The applied mechanical stresses affect the deformation distribution in the distorted layer. The maximum of deformation in the distorted layer shifts towards crystal’s surface with the increase of the compressive stresses as compared to the non-deformed sample. It shifts in the opposite direction in case of stretched state of the surface layer. It is consistent with the measurements of the residual curvature