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Hall effect measurements on Sb and Ga implanted silicon; Anneal behavior and comparison with other species

1970; Elsevier BV; Volume: 13; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1016/0038-1101(70)90042-0

1879-2405

Nils Gunnar Johansson, J. W. Mayer,

Ion-surface interactions and analysis

Analyses ofn- andp-type silicon samples implanted with 50 keV Ga and 40 keV Sb ions at substrate temperatures of 350°C and room temperature were made by use of Hall effect and sheet resistivity measurements. It was found that the presence of an amorphous layer formed during implantation has a major effect on the anneal characteristics. For Sb and Ga samples implanted at room temperature to doses ≳ 1014/cm2, a large increase in the number of carriers per cm2,Ns, was observed after anneal at temperatures of ≈ 550°C. The maximum value ofNs was found for anneal temperatures of 550-600°C. This temperature corresponds to the reordering of an amorphous layer as observed in channeling effect measurements. At an anneal temperature of 900°C, the concentration of carriers/cm3 exceeded the thermal equilibrium solubility value for Sb implantations and was comparable to this value for Ga. In both high dose (≈ 2·1014/cm2) 350°C and low dose (≈ 1013/cm2) room temperature implantations of both species, the anneal behavior was similar; here anneal temperatures of ≈ 800°C were required to obtain the maximum value ofNs and no anneal stage was observed at 550°C. Une analyse ae´te´faite d'e´chantillons de silicium des typesn etp implante´s de 50 keV d'ions Ga et 40 keV d'ions Sbaàdes tempe´ratures de base de 250°C etàtempérature ambiante, par l'emploi de l'effet Hall et par des mesures de re´sistivite´. On a trouve´que la pre´sence d'une couche amorphe forme´e au cours de l'implantation joue un roˆle capital sur les caracte´ristiques de recuit. Pour dese´chantillons de Sb et de Ga implantésàtempérature ambiante a un dosage ≳ 1014/cm2 un grand accroissement du nombre de porteurs par cm2,Ns, aétéobservéapreàs recuitàdes tempe´ratures≈ 550°C La valeur maximum deNs ae´te´trouve´e aux tempe´ratures de recuit de 550-600°C. Cette tempe´rature correspond au re´arrangement d'une couche amorphe telle qu'on l'a observe´dans les mesures d'effet de canalisation. A une tempe´rature de recuit de 900°C, la concentration de porteurs/cm3 exce´dait la valeur de solubilite´d'e´quilibre thermique pour des implantations de Sb ete´tait comparableàcette valeur pour le Ga. En dosee´leve´e (≈ 2 × 1014/cm2) 350°C et faible (≈ 1013/cm2) tempe´rature ambiante, des implantations de chaque espeàce ont re´ve´le´un comportemant de recuit semblable; ici, des tempe´ratures de recuit ≈ 800 e´taient ne´cessaires pour obtenir la valeur maximum deNset aucun stage V de recuit n'e´tait observéaé 550°C. Eine Analyse vonn- undp-Typ Silizium Mustern, die mit 50 keV Ga und 40 keV Sb Ionen bei Substrattemperatur von 350°C und Raumtemperatur verpflanzt wurden, wurde unter Anwendung des Hall Effekts und Scheiben Resistivita¨tsmessungen gemacht. Man fand, dass ein Vorhandensein einer wa¨hrend der Umpflanzung geformten nichtkristallischen Schicht einen Haupteinfluss auf die Glu¨hcharackteristiken hat. Nach Glu¨hen bei Temperaturen von≈ 550 fand man eine bedeutende Vergro¨sserung in der Anzahl der Tra¨ger pro cm2, N3, fu¨r Sb und V Ga Muster, die bei Raumtemperatur unter Dosierung≳ 1014/cm2 verpflanzt waren. Der Maximum Wert f¨r N3 wurde f¨r Glu¨htemperaturen von 550-600°C gefunden. Diese Temperatur stimmt mit dem Wiederordnen einer amorphen Schichtu¨berein, wie man in Kanaleffekt Messungen beobachtet. Bei einer Glu¨htemperatur von 900°C ¨berschritt die Konzentration von Tra¨gern pro cm3 den thermalen Lo¨slichkeitsendwert fu¨r Sb Verpflanzungen und war mit diesem Wert fu¨r Ga vergleichbar. Sowohl bei hoher Dosis (v 2,1014/cm2) 350°C und niedriger Dosis (≈ 1013/cm2) Raumtemperatur war das Glu¨hverhalten fu¨r Verpflanzung beider Artena¨hnlich. Hier wurden Glu¨htemperaturen von≈ 800 zum Erhalt des Maximum Wertes von N3 beno¨tigt, und bei 550°C wurde keine Glu¨hstufe V beobachtet.