Low temperature measurements of electrical activity and Hall mobility of boron implanted silicon

This work investigates the electrical behaviour of boron implanted silicon at temperatures from 300k to 4.2k by means of Hall effect and sheet resistivity measurements. The ion energy is 100 Kev and the doses are 1×10¹², 2×10¹², 5×10¹², 1×10¹³, 2×10¹³, 5×10¹³, 1×10¹⁴, 2.5×10¹⁴, 5×10¹⁴, and 1×10¹⁵ ions/cm².The most accurate information about the electrical activity can be only found from measurements at low temperatures. Furthermore, a reverse annealing takes place in the annealing temperature range from 500 to 600 °C, and this range is found to be independent of the ion dose. It is also clear that the electrical activity depends strongly on the annealing temperatures, especially for annealing temperatures greater than 600 °C. For ion dose 1×10¹⁵ ions/cm² complete activity can be obtained by annealing up to 900 °C.

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Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit beschreibt Untersuchungen über das elektrische Verhalten des Borimplantierten Siliziums mittels Hall Effekt- und Schicht-Widerstand-Messungen im Temperaturbereich von 300k bis 4.2k. Die Ionenenergie betrug dabei 100 Kev, und die Ionendosen waren 1×10¹², 2×10¹², 5×10¹², 1×10¹³, 2×10¹³, 5×10¹³, 1×10¹⁴, 2.5×10¹⁴, 5×10¹⁴, und 1×10¹⁵ Ionen/cm².Es wurde festgestellt, daß genauere Informationen über die Aktivierung der implantierten Dopanden nur aus Tieftemperatur-Messungen erhalten werden können. Weiterhin findet man ein negatives Ausheilen im Bereich von 500 bis 600 °C. Die Grenzen dieses negativen Ausheilbereiches sind von den Ionendosen unabhängig. Es ist eindeutig, daß die Aktivierung der Dopanden sehr stark von der Ausheiltemperatur abhängig ist, insbesondere für Ausheiltemperaturen größer als 600 °C. Für die Ionendosis 1×10¹⁵ Ionen/cm² kann bei einer Ausheiltemperatur von 900 °C eine vollständige Aktivierung erreicht werden.