НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, 2009, том 45, № 3, с. 300-301
УДК 541.13:621.315.592
СОВМЕСТНОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ ФОСФОРОМ И МЫШЬЯКОМ АНОДНЫХ ОКСИДНЫХ ПЛЕНОК КРЕМНИЯ
© 2009 г. Л. П. Милешко
Технологический институт Южного федерального университета, Таганрог Поступила в редакцию 12.02.2008 г.
Установлено, что при формировании анодных пленок 8102 легированных фосфором и мышьяком, на кремнии р-типа в растворе состава этиленгликоль + 0.13% Н20 с добавками 14.3% Н3Р04, 0.17% НК03 и 0.0193-1.95% Н3Л804 не происходит взаимного влияния ортофосфорной и ортомышьяковой кислот на процесс внедрения арсенат- и фосфат-анионов в диоксид кремния. Предполагается, что парциальные
- 3- 3-
анодные реакции 81 с М03, 0Н-, Л804 и Р04 протекают с получением 8102, включающего Л8203, Л8, Л8205, Р205 и Р.
ВВЕДЕНИЕ
В [1, 2] показано, что совместная диффузия фосфора и мышьяка из анодных оксидных пленок (АОП) в кремний позволяет уменьшить дефектность диффузионных слоев по сравнению с одно-компонентной диффузией фосфора. Однако сведения о долевом количестве фосфора и мышьяка в АОП отсутствуют.
Цель настоящей работы - исследование влияния одновременного легирования 8Ю2 фосфором и мышьяком на их концентрации в анодных оксидных пленках кремния.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Анодное окисление кремния марки КДБ-1 с кристаллографической ориентацией (111) проводили по методике, изложенной в [3]. Требуемую массовую долю ортомышьяковой кислоты [1, 2] вводили в анодирующий раствор, состоящий из этилен-гликоля + 0.13% Н20 с добавками 14.3% ортофосфорной и 0.17% азотной кислоты. Плотности ортомышьяковой, ортофосфорной и азотной кислот равны 2.26, 1.68 и 1.40 г/см3 соответственно.
Анодирование 81 проводили в комбинированном режиме: сначала при постоянной плотности тока 4 мА/см2 до напряжения формирования 200 В, а затем при этом напряжении до спадания плотности тока до 1 мА/см2.
Концентрацию фосфора (ИР) и мышьяка (ИЛ8) в АОП определяли методом нейтронно-активацион-ного анализа [4, 5].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Содержание фосфора в АОП во всех случаях, в том числе в отсутствие в электролите Н3Л804, со-
ставляло 5 х 1020 см 3. Концентрация мышьяка в АОП, выращенных в растворе этиленгликоль + + 0.13% Н20 + 2.2% Н3Л804 + 0.17% НШ3, равна 1 х 1020 см-3.
Как следует из данных таблицы, при уменьшении содержания Н3Л804 в многокомпонентных электролитах на ~2 порядка снижается только в 20 раз. При этом значение при концентрации Н3Л804 1.95 мас. % остается таким же, как и в отсутствие Н3Р04 в растворе. Отметим также [3], что концентрация примеси в арсенатных АОП меньше, чем в фосфатных, поскольку сорбционная емкость монослоя (1.13 х 1020 см-3 [5]) в 2.7 раза меньше, чем в случае фосфатных электролитов [4]. Следовательно, практически отсутствует антагонизм в процессах инжекции арсенат- и фосфат-анионов в АОП на кремнии. Это дает основание предположить, что во время анодного окисления кремния в фосфатно-арсенатных электролитах одновременно и независимо друг от друга (парциально) могут протекать следующие анодные реакции [4, 5]:
81 + = 8102 + 1N + 2 е-,
3 3 2 2 2 3
81 + 20Н- = 8102 + 2Н+ + 4е-,
81 + = 8102 + 2 Л8203 + 12 е-,
5 4 2 5 2 3 5
1 3- 13
81 + -Л804 = 8102 + -Л8 + -е-,
2 4 2 2 2
81 + 4л80^- = 8102 + 3 Л8205 + 4е-, 81 + |Р04- = 8102 + 3Р205 + 4е-, 81 + 2Р03- = 8102 +1Р + 2 е-.
СОВМЕСТНОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ ФОСФОРОМ И МЫШЬЯКОМ
301
Зависимость концентрации Аз в АОП от содержания Н3Аз04 в электролите
Н3Аз04, мас. % 1.95 0.195 0.0193
NAs, см-3 1 х 1020 5 х 1019 5 х 1018
5 10 100
Предложен механизм образования анодных оксидных пленок кремния, легированных одновременно фосфором и мышьяком: парциальные
— 3— 3—
анодные реакции 81 с К03, ОН-, Ав04 и Р04 , протекающие одновременно с получением 8102, включающего Ав203, Ав, Ав205, Р205 и Р.
Таким образом, легирующие примеси могут находиться в АОП как в виде оксидов, так и в элементарном состоянии. Установление долевого вклада обоих сортов примесей в результирующую концентрацию легирующих элементов в анодном 8102 является предметом отдельного исследования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Установлено, что при формировании АОП, совместно легированных фосфором и мышьяком, не происходит взаимного влияния ортофосфорной и ортомышьяковой кислот на процесс внедрения ар-сенат- и фосфат-анионов в диоксид кремния. Это обстоятельство упрощает регулирование требуемого соотношения концентраций фосфора и мышьяка в анодном 8Ю2, которое равно 5-100 для использованных в работе анодирующих растворов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бредихин И.С., Милешко Л.П, Чистяков Ю.Д, и др. Электролит для анодного оксидирования кремния: А. с. 602054 СССР, 1976 // Б.И. 2001. № 10. С. 335.
2. Милешко Л.П., Авдеев С П. Совместная диффузия мышьяка с фосфором или бором из анодных оксидных пленок в кремний // ФХОМ. 2004. № 2. С. 84-86.
3. Милешко Л.П. Диффузия Ав из анодных арсенат-ных оксидных пленок в 81 // Неорган. материалы. 2008. Т. 44. № 2. С. 135-136.
4. Милешко Л.П. Анодное окисление кремния в легирующих электролитах // ФХОМ. 2004. № 3. С. 81-92.
5. Милешко Л.П., Варзарев Ю Н. Анодное окисление кремния в арсенатных электролитах на основе этиленгликоля // ФХОМ. 2004. № 6. С. 43-47.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ том 45 < 3
2009
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.