GRAIN BOUNDARY DIFFUSION IN POLYCRYSTALLINE SILICON FILMS ON SiO₂

Résumé
La différence préférentielle intergranulaire dans des couches de silicium polycristallin LPCVD recuits par laser cw sur insulateur SiO₂ a été étudiée et le coefficient de diffusion intergranulaire D' pour le phosphore déterminé. Des diodes Mesa ont été fabriquées dans des couches de silicium polycristallin à gros grains par photolithographie standard, méthodes d'attaque et implantation ionique. Le mode de courant induit (EBIC) de la MEB a permis de mesurer directement les longueurs de diffusion des dopants le long des joints de grains qui coupent la jonction p-n. Nous avons trouvé une variation de la profondeur de pénétration en t¼ et que la variation du coefficient de diffusion en température suivait la loi d'Arrhénius. La formulation exacte du problème de diffusion intergranulaire donnée par Whipple nous a permis d'évaluer numériquement les données expérimentales.

Abstract
The enhanced grain boundary diffusion in cw laser processed LPCVD polycrystalline silicon films on insulating SiO₂ has been investigated and the grain boundary diffusion coefficient D' for Phosphorus has been determined. Mesa diodes were fabricated in the large grain poly-Si films by standard photolithographic and etching methods and subsequent ion implantation. The electron beam induced current mode (EBIC) of the SEM allowed direct measurement of the dopant diffusion length along the grain boundaries intersecting the p-n junction. We have found a t¼ dependence of the penetration depth and Arrhenius behavior for the temperature dependence of the diffusion coefficient. The numerical evaluation of the experimental data is based on Whipple's exact solution of the grain boundary diffusion problem.