где Xm— относительная предельная растворимость электрически активной примеси в атомных долях, а N0 — концентрация атомов основного вещества.
Таким образом, предельные растворимости электрически активных примесей и их коэффициенты разделения связаны прямо пропорциональной зависимостью и отражают один и тот же процесс вхождения и устойчивость положения примесных атомов в узлах или междоузлиях кристаллической решетки основного вещества. Из соотношения (8) и значений K0, приведенных на рис. 4, можно определить значения Cim, учитывая, что N0 для германия и кремния равны соответственно 4.5 · 1022 см−3 и 5 · 1022 см−3.
Широкий диапазон K0 и Cimдля разных примесей указывает на одну весьма важную проблему легирования полупроводниковых материалов примесями с малой растворимостью и малыми K0: высокое требование к чистоте самих примесей. Для примера сравним легирование германия галлием, содержащим примесь индия в количестве 10−4 атомных долей; и легирование золотом, содержащим примесь галлия в том же количестве. В первом случае соотношение концентраций основной и неосновной примесей в легированном кристалле (с учетом соответствующих K0) будет CGa/CIn ≈ 106, то есть загрязнением галлия индием можно полностью пренебречь. Во втором случае CAu/CGa ≈ 1 и, таким образом, само понятие “основная примесь” теряет смысл. Особые требования к чистоте золота диктуются еще и тем, что галлий (сопутствующая примесь в золоте) относится к группе мелких примесей, поэтому многозарядная система глубоких уровней, создаваемых золотом, может быть полностью или частично искажена.
Список литературы
1) Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и металловедение. – М., 2008.
2) Медведев С.А. Введение в технологию полупроводниковых материалов. – М.: Высшая школа, 2004.
3) Омельяновский Э.М., Фистуль В.И. Примеси переходных металлов в полупроводниках. – М., 2003.
4) Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. – М.: Высшая школа, 2007.
5) Остробородова В.В. Основы технологии и материаловедения полупроводников. – M.: Изд. Моск. ун-та, 2008.