低速陽電子ビームを用いたシリコン中のイオンビーム誘起ヘリウムバブルの評価

Characterization of the He bubbles in Si probed by a positron annihilation spectroscopy

前川 雅樹; 河裾 厚男

Maekawa, Masaki; Kawasuso, Atsuo

高ドーズのヘリウムイオン照射により、シリコン中に形成するヘリウムバブルを陽電子消滅法により観察した。50200keVで段階的にエネルギーを調節したヘリウムイオン照射(照射ドーズ量:210/cm,室温照射)を行い、消滅線のピーク強度(Sパラメータ)の熱焼鈍挙動を測定した。照射直後では注入欠陥によりSパラメータは上昇するが、300Cの熱アニールでは減少した。運動量分布測定及び第一原理計算による欠陥モデル比較の結果、これはヘリウム原子がトラップされた原子空孔・集合体であることがわかった。陽電子は1nm程度のサイズの欠陥クラスターに36個のヘリウムが充填された欠陥構造で消滅していると推測される。陽電子はヘリウムバブルと相互作用し、その生成消滅過程を検出できることが明らかとなった。

The helium bubble formed in silicon was observed by the positron annihilation method by the high-dose helium ion implantation. Helium ions were implanted to the silicon (irradiation dose: 210/cm at room temperature) with the energy of 50-200 keV. The peak intensities of annihilation rays (S parameter) and its annealing behaviors were measured. At as-implanted state, S parameter increased because of the implantation defects. After 300 C annealing, S parameter decreased. From the first principle calculation, positron trapping at the defect cluster of approximately 1 nm filled up with 36 helium atoms is suggested. This means that positrons are trapped to the irradiation defects filled up with the helium atoms. Positron annihilation method can detect the generation and disappearance process of the helium bubble by the ion implantation.