The influence of dislocations on the diffusion of gold in silicon

Abstract

The influence of dislocations on the rate of increase of the concentration plateau in the middle region of Au diffused thin Si slices has been investigated. Starting with dislocation-free bulk crystals dislocation densities up to N ≈ 108/cm2 were produced by plastic deformation. After diffusion the Au concentration was measured by neutron activation analysis. It was found that freshly introduced dislocations being dissociated into partials do not contribute to the diffusion rate even for the highest N values and the same rate was found as for dislocation-free crystals. In contrast hereto, dislocations constricted after annealing increase this rate by more than one order of magnitude. This result demonstrates that climb processes are rate controlling via the production of excess vacancies. Der Einfluß von Versetzungen auf den Konzentrationsanstieg von Gold im Mittelgebiet diffundierter Silizium-Scheiben wurde untersucht. Dazu wurde die Versetzungsdichte durch plastische Verformung des versetzungsfreien Ausgangsmaterials im Bereich zwischen 105 und 108/cm2 variiert. Nach Diffusion wurde die Goldkonzentration mittels Neutronen-Aktivierungsanalyse bestimmt. Es ergab sich, daß risch eingeführte und dann aufgespaltene Versetzungen nicht zur Diffusion beitragen: Die Ergebnisse unterscheiden sich nicht von denen an versetzungsfreien Kristallen. Dagegen änderte sich die Diffusionsgeschwindigkeit um mehr als eine Größenordnung, wenn die Versetzungen durch Zwischenglühen eingeschnürt waren. Dieser Befund spricht dafür, daß in diesem Fall Kletterprozesse geschwindigkeitsbestimmend sind und die benötigten Überschuß-Leerstellen liefern.