BEHAVIOUR OF LOW DOSE ARSENIC IMPLANTS IN SILICON

Résumé
Le comportement d'ions d'arsenic de 80 keV implantés à température ambiante dans des cristaux de silicium orientés ou non, en dessous de la dose d'amorphisation, a été étudié en mesurant les profils physique et électrique suivant des recuits isochrones. A partir de l'analyse du profil physique, les paramètres de pénétration, [MATH]_p, Ɗ[MATH]_p, et R_max pour des ions canalisés le long de l'axe < 111 >, ont été mesurés. Après un recuit isochrone d'échantillons implantés hors canalisation, un coefficient de diffusion effectif à 900°C pour l'arsenic a été calculé égal à 5 × 10^-16 cm²· s^-1. Il est montré que pour des ions d'arsenic implantés dans le silicium hors canalisation, la fraction électriquement active, qui est d'environ 0,4 après un recuit de 30 min à 600°C, augmente continuellement jusqu'à ce qu'une activation électrique des ions arsenic de 100 % soit atteinte à environ 900°C. Une tendance similaire est observée pour les implantations en canalisation < 111 >. Le procédé de recuit semble suivre une réaction cinétique du premier ordre avec une énergie d'activation égale à 0,4-0,5 eV. Il est donné un essai d'interprétation du mécanisme impliqué.

Abstract
The behaviour of 80 keV arsenic ions implanted at room temperature in oriented and disoriented silicon crystals below the amorphization dose, has been studied by measuring the physical profile and the electrical profile following isochronal anneals. From the analysis of the physical profile, the penetration parameters, [MATH]_p, Ɗ[MATH]_p, and R_max for ions channeled along < 111 > axis, have been measured. After isochronal annealing of off-channeling implants, an effective diffusion coefficient at 900 °C for arsenic equal to 5 × 10^-16 cm²· s^-1 has been calculated. It is shown that for arsenic ions implanted in disoriented silicon, the electrically active fraction, which is about 0.4 after 30 min annealing at 600 °C increases continuously until 100 % electrical activation of the arsenic ions is reached at about 900 °C. Similar trend is observed for < 111 > channeled implants. The annealing process appears to follow a first order reaction kinetics with an activation energy equal to 0.4-0.5 eV. A tentative interpretation of the mechanism involved is given.