MeV Si 자기 이온주입된 단결정 Silicon내의 결함 거동

Defect Formatìon and Annealìng Behavìor in MeV Si Self-Implanted Silicon

  • 조남훈 (홍익대학교 금속.재료공학과) ;
  • 장기완 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 서경수 (한국전자통신연구소) ;
  • 이정용 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 노재상 (홍익대학교 금속.재료공학과)
  • Cho, Nam-Hoon (Department of Metallurgy and Materials Science, Hong-Ik University) ;
  • Jang, Ki-Wan (Department of Materials Science and Engineering, KAIST) ;
  • Suh, Kyung-Soo (Electronics and Telecommunication Research Institute) ;
  • Lee, Jeoung-Yong (Department of Materials Science and Engineering, KAIST) ;
  • Ro, Jae-Sang (Department of Metallurgy and Materials Science, Hong-Ik University)
  • 발행 : 1996.07.01

초록

본 연구에서는 MeV Si 자기 이온주업을 실시하여 주업원자와 모재 원자와의 화학적 영향이 배제된 결함 형성 거동을 관찰하였다. 자기 이온주업을 위하여 Tandem Accelerator가 사용되었고 1~3 MeV의 에너지 범위의 이온주입이 실시되었다. MeV 이온주입된 시편의 격자결함은 표면으로부터 고립된 $R_p$ 근처에 집중된 것이 관찰되었다. 주입에너지 변화에 따른 격자결함 생성 거동을 관찰하기 위하여 조사량을 $1{\times}10^{15}/cm^2$으로 고정하고 주입에너지를 1~3 MeV로 증가하였다. RBS 분석 결과 격자결함의 형성층 깊이는 에너지 증가에 따라 증가하였고 표면층에는 에너지 증가시 더욱 좋은 결정성을 유지하였다. 또한 주입에너지가 일정한 경우 조사량 증가시 $R_p$ 부근에 집중된 결함층의 농도는 증가하였으나 표면부근의 결함농도는 임계조사량 이상에서 포화되는 것이 관찰되었다. XTEM 분석 결과는 RBS의 결과와 잘 일치하였다. XTEM 관찰 결과 이온주업 상태의 결함층은 dark band의 형태로 관찰되었고 열처리시 이차결함은 이곳으로부터 생성되었다. 2MeV $Si^+$ 자기 이온주입시 이차결함이 형성되는 임계조사량은 $3{\times}10^{14}{\sim}5{\times}10^{14}/cm^2$ 사이로 관찰되었다. 열처리시 dark band의 하단부의 위치는 변화하지 않고 상단부만이 제거되었다. 실험을 통하여 얻은 결과들은 Monte-Carlo technique을 이용한 TRIM-code를 사용하여 해석하였다. SIMS 분석을 통하여 이차결함은 모재내에 존재하는 oxygen 불순물을 gettering함을 관찰하였다.

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