Athermal annealing of pre-existing defects in crystalline silicon
Athermal annealing of pre-existing defects in crystalline silicon
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晶体硅中预先存在的缺陷的非热退火
DOI：
10.1016/j.actamat.2023.119379
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
9.4
通讯作者：
Velişa, G.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mihai, M.D.;Iancu, D.;Zarkadoula, E.;Florin, R.A.;Tong, Y.;Zhang, Y.;Weber, W.J.;Velişa, G.
电子能量损失（Se）对晶体硅（Si）中预先存在的缺陷的影响的系统调查是至关重要的，以提供对使用电离辐射退火预先存在的缺陷的依赖，导致在Si基器件的制造中成功实施该技术。在这方面，Se的影响在预损伤的Si单晶在300 K的非平衡缺陷演化进行了研究，使用中能离子（12 MeV的O和Si离子），与预损伤的表面层的Si主要通过电离相互作用，除了在其范围内的核能损失（Sn）不再是可以忽略不计的结束。在这些照射条件下，实验结果和分子动力学模拟表明，预先存在的无序在Si中可以几乎完全退火的后续照射与中能入射离子与Sevalues低至1.5-3.0 keV/nm。在室温下对Si中预先存在的缺陷能级进行选择性退火可以被认为是介导掺杂剂在Si中的瞬态增强扩散的有效策略。这种方法比常规热退火更可取，常规热退火与低于典型热预算的处理要求不兼容。
Systematic investigations of electronic energy loss (Se) effects on pre-existing defects in crystalline silicon (Si) are crucial to provide reliance on the use of ionizing irradiation to anneal pre-existing defects, leading to successful implementation of this technology in the fabrication of Si-based devices. In this regard, the Seeffects on nonequilibrium defect evolution in pre-damaged Si single crystals at 300 K has been investigated using intermediate-energy ions (12 MeV O and Si ions) that interact with the pre-damaged surface layers of Si mainly by ionization, except at the end of their range where the nuclear energy loss (Sn) is no longer negligible. Under these irradiation conditions, experimental results and molecular dynamics simulations have revealed that pre-existing disorder in Si can be almost fully annealed by subsequent irradiation with intermediate-energy incident ions with Sevalues as low as 1.5–3.0 keV/nm. Selective annealing of pre-existing defect levels in Si at room temperature can be considered as an effective strategy to mediate the transient enhanced diffusion of dopants in Si. This approach is more desirable than the regular thermal annealing, which is not compatible with the processing requirements that fall below the typical thermal budget.
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