Głębokie centra defektowe w krzemie o bardzo wysokiej rezystywności

W artykule przedstawiono unikatowe wyniki badań rozkładu rezystywności oraz rozkładu właściwości i koncentracji centrów defektowych na płytce krzemowej o promieniu R = 75 mm, pochodzącej z monokryształu o bardzo wysokiej czystości otrzymanego metodą FZ. Do określenia właściwości i koncentracji centrów defektowych zastosowano metodę niestacjonarnej spektroskopii fotoprądowej o wysokiej rozdzielczości (HRPITS). Do wyznaczania stałych czasowych składowych wykładniczych relaksacyjnych przebiegów fotoprądu, zmierzonych w zakresie temperatur 250 – 320 K wykorzystano procedurę numeryczną opartą na odwrotnym przekształceniu Laplace’a. W obszarze środkowym płytki o rezystywności ~ 6,0×10⁴ Ωcm, wykryto trzy rodzaje pułapek charakteryzujących się energią aktywacji 420 meV, 460 meV i 480 meV. W obszarze brzegowym płytki, którego rezystywność wynosiła ~ 3,0×10⁴ Ωcm, oprócz pułapek występujących w obszarze środkowym wykryto pułapki o energii aktywacji 545 meV, których koncentracja wynosiła ~ 4,0×10⁹ cm^-3. Pułapki o energii aktywacji 420 meV i 545 meV przypisano odpowiednio lukom podwójnym (V₂ ^-/0) i agregatom złożonym z pięciu luk (V₅ ^-/0). Pułapki o energii aktywacji 460 meV są prawdopodobnie związane z lukami potrójnymi (V₃ ^-/0) lub atomami Ni, zaś pułapki o energii aktywacji 480 meV mogą być przypisane zarówno agregatom złożonym z czterech luk (V₄ ^-/0), jak i atomom Fe w położeniach międzywęzłowych.

The paper presents the unique results of the resistivity distribution and the distribution of the properties and concentrations of defect centers on a silicon wafer with a radius of R = 75 mm originating from a high-purity FZ single crystal. The electronic properties and concentrations of the defect centers have been studied by high resolution photoinduced transient spectroscopy (HRPITS). To determine the time constants of the exponential components in the photocurrent relaxation waveforms measured in the temperature range of 250 - 320 K we have used an advanced numerical procedure based on the inverse Laplace transformation. In the wafer central region, with the resistivity of ~ 6,0×10⁴ Ωcm, three traps with the activation energies of 420 meV, 460 meV and 480 meV have been found. In the near edge-region of the wafer, with the resistivity of ~ 3.0 × 10⁴ Ωcm, apart from the traps present in the central region, a trap with the activation energy of 545 meV has been detected and the concentration of this trap is ~ 4,0×10⁹ cm^-3. The traps with the activation energies of 420 meV and 545 meV are assigned to a divacancy (V₂ ^-/0) and a pentavacancy (V₅ ^-/0), respectively. The trap with the activation energy of 460 meV is likely to be associated with a trivacancy (V₃ ^-/0) or a Ni atom, and the trap with the activation energy of 480 meV can be tentatively assigned to a tetravacancy or an interstitial Fe atom.