Кислород является основной инородной примесью в кремнии, которая в междоузельном положении электрически неактивна, но может формировать электрически активные центры при формировании комплексов с другими дефектами точечного типа и кислородных преципитатов (КП), представляющих собой объемные включения оксидов кремния. КП обладают геттерирующим свойством и активно используются в современной микроэлектронике для очистки рабочей области пластин от инородных загрязнений. С другой стороны, КП известны своей высокой рекомбинационной активностью, которая приводит к снижению эффективности кремниевых солнечных преобразователей и повышению токов утечки диодов.
Рекомбинационная активность КП различается в материалах с различным типом проводимости, что послужило косвенным свидетельством наличия у них встроенного положительного заряда [1]. Недавно в серии работ нашей группы [3-5], выполненных на кремнии, имплантированном кислородом и подвергнутом различным пост-имплантационным термообработкам, были получен большой набор новых экспериментальных данных об электронных свойствах КП, обзор которых будет кратко представлен в докладе. Их примечательным результатом была прямая регистрация зависимости величины положительного заряда КП от их размера, которая послужила свидетельством в пользу локализации этого заряда в их нестехиометрической оболочке, обнаруженной электронно-микроскопическими исследованиями [2]. Кроме того, в некоторых типах образцов была обнаружена дефектная структура, где области с дислокациями и КП были пространственно достаточно разделены для их раздельного исследования методами спектроскопии объемного заряда в полупроводниках.
Многоэлектронный по величине встроенный положительный заряд КП приводит к его характерным электронным свойствам, которые качественно отличаются от свойств других хорошо известных многоэлектронных протяженных дефектов таких, как дислокации и преципитаты переходных металлов. Если последние нейтральны в отсутствии свободных носителей заряда и заполнение их электронных состояний в обоих типах полупроводника сопровождается возрастающим барьером для захвата, то для КП в n-типе материала характерно противоположное поведение – возрастание барьера для эмиссии по мере опустошения его состояний электронами.
В докладе приводятся экспериментальные данные по сравнительному исследованию спектров DLTS дислокаций и КП на одних и тех же образцах, которые демонстрируют качественное различие их характерных свойств, а также выявленных особенностей поведения сигналов спектроскопии адмиттанса. Получены аналитические выражения для кинетики эмиссии электронов с состояний КП и приведены результаты численного моделирования сигналов релаксационной емкостной спектроскопии, которые хорошо описывают полученные экспериментальные результаты.