Shallow donor formation in Si produced by proton bombardment

Abstract

Shallow donors have been created in Si by protons, H and H bombardment at room temperature followed by annealing above 300°C. The electron concentration profiles due to the shallow donors in the bombarded n-type region of the p+–n junction are determined by the Copeland method. The depth of the concentration peaks is 1 μm for every 100 kV for several hundred kV proton accelerating voltage, and a half and a third of the depth due to protons for H2+ and H3+ ions, respectively. These shallow donors disappear as the annealing temperature exceeds 700°C. For samples, bombarded at 300 °K but not annealed, only deep electron traps are observed. Most traps are annealed out above 300°C, by which the shallow donors emerge. Es wurden flache Donatoren im kristallinen Silizium durch Protonen-, H- und H- Bestrahlungen bei Zimmertemperatur und nachfolgendes Tempern oberhalb 300°C erzeugt. Das Elektronenverteilungsprofil der flachen Donatoren im-leitenden Bereich des bestrahlten p+–n-Übergangs wurde mit der Copeland'schen Methode bestimmt. Die Tiefe des Maximums der Elektronenkonzentration ist 1 μm für jede 100 kV Protonenenergie, während diese Tiefe bei H- und H-Bestrahlungen die Hälfte bzw. ein Drittel von derjenigen bei der H+-Bestrahlung beträgt. Die flachen Donatoren verschwinden, wenn oberhalb 700°C getempert wird. In Proben die nur bei Zimmertemperatur bestrahlt wurden, befinden sich ausschließlich tiefe Elektronenhaftstellen. Diese Haftstellen werden durch Tempern oberhalb 300°C zerstört, wobei dan die flachen Donatoren erscheinen.