УДК 621.382
ПОДВАЛЬНЫЙ Л.С., ПЛАКСИН С.Е.
легированных слоях спектры токовых шумов близки к шуму типа 1/g и

могут быть описаны эмпирическим соотношением Вандамме-Хоухе:
ВЛИЯНИЕ ДОЗ ИМПЛАНТАЦИИ 100 кэВ ФОСФОРОМ
Ss() = a / N g , (2)
НА ФЛИККЕР - ШУМ В p-Si
где a - параметр, характеризующий интенсивность низкочастотного

токового шума, g - показатель формы спектра, N - число носителей заряда
Институт микроэлектроники и информатики РАН,
в образце.
Российская Федерация, 150007, Ярославль,Университетская ул.,21,
Значения показателя g лежали в пределах 1,12 - 2,06 ( рис. 1 ).
Тел / Факс (8-085-2) 24-65-52

2,5
Цель работы - исследование влияния доз имплантации на
2
низкочастотный токовый шум в тонких ионно-легированных слоях в
1,5
кремнии КДБ-10, имплантированного ионами фосфора с энергией 100 кэВ
1
без термообработки пластин.
В работе используется шумовой метод - метод фликкер-шумовой
0,5
спектроскопии (ФШС). Метод ФШС основан на определении спектра
0
шума, т. е. зависимости спектральной плотности флуктуаций (СПФ) S
E11
E12
E13
E14
E15
5Е15
r ( ) слоевого сопротивления r

s
s от частоты . Облучение проводилось
дозами в интервале Ф = 11011 - 51015 см -2.
Рис. 1. Зависимость показателя формы спектра g от дозы облучения
Измерения
низкочастотных
токовых
шумов
проводились

высокоточным двухкомбинационным четырехзондовым методом экспресс-
Дозовая зависимость rs немонотонна. Наблюдается рост rs c
методикой с использованием высококачественной измерительной головки.
увеличением дозы облучения от 21011см-2 до 21012см-2, стабилизация rs
Флуктуации напряжений на потенциальных зондах в определенной полосе
при дозах 21012-1013см-2. При дальнейшем увеличении дозы облучения r
частот измерялись селективным нановольтметром типа UNIPAN-P-237.
s
Расчеты относительной спектральной плотности флуктуаций (СПФ)
падает. Такая зависимость объясняется эффектом компенсации в пластине
S
2
кремния с двумя типами примесей - донорной (имплантированный в
r () / r поверхностного сопротивления r
s
s
s и фактора bs в
кремний фосфор) и акцепторной (в исходной пластине - бор). Уже при
зависимости от проводились по специально разработанной программе в
Ф=21011 см-2 наступает частичная компенсация по глубине длины пробега
среде DELPHY.
иона фосфора. При дозе Ф=21012см-2 большая часть тонкого слоя,
Зависимости спектральной плотности флуктуаций SI() тока I,
имплантированного фосфором, может быть скомпенсирована. При
снятые на частоте = 40 - 2500 Гц, подчиняются зависимости SI ~ I2. На
Ф=1013см-2 возможна инверсия тонкого имплантированного фосфором
этом основании можно перейти к относительному спектру
слоя. Дозы имплантации фосфора свыше Ф=1013 см-2 приводят к полной
S
2
I / I 2 Sr / r
= S
s
s
s ( )
компенсации акцепторной примеси. С увеличением дозы rs падает.
и интерпретировать его как проявление равновесных флуктуаций
Имплантированный слой имеет ярко выраженный n-тип проводимости.
сопротивления.
Объяснением шума, описываемого выражением (2), может быть
Интенсивность низкочастотных токовых шумов в области
предположение о наличие в тонко-легированных слоях различных
исследуемых частот = 10 - 20000 Гц можно представить в виде
релаксационных процессов с широким спектром времен релаксации t ,
Ss() = А/ + В, (1)
охватывающим много порядков изменения t. Изменение показателя g в
где А и В - эмпирические коэффициенты для всех доз имплантации.
формуле (2) с увеличением доз имплантации может быть объяснено
Обозначив через C частоту при которой интенсивность 1/ равна
моделью Лоренца.
интенсивности белого шума, получим, что C = А/В = 2,5 103 для всех доз
С возрастанием доз имплантации в тонких ионно-легированных
имплантации. Для частот < C в исследуемых нами тонких ионно-
слоях увеличивается показатель g с 1,12 до 2,06 и, следовательно,

возрастает
время
ti
релаксационных
процессов.
Зависимость
низкочастотного токового шума и фактора шума bs от доз имплантации
представлена при частоте 170 Гц на рис. 2 - 3.
Sr 1010
s
25
20
15
10
5
0
E11
E12
E13
E14
E15
5Е15

Рис. 2. Зависимость спектральной плотности флуктуаций Sr () от
s
дозы имплантации
bs 1012
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
E11
E12
E13
E14
E15
5Е15

Рис. 3. Зависимость фактора шума bs от дозы имплантации

С повышением доз имплантации низкочастотный токовый шум
имеет два пика ( при дозах 51011 см-2 и 2 1014 см-2 ); фактор шума bs -
аналогичная зависимость и всплеск при дозе 21014 см-2 - почти на
порядок.