Effet getter dans des plaquettes de silicium multicristallin par diffusion de phosphore

(Reçu le 14 juin 1991, révisé le 13 septembre 1991, accepté le 1 octobre 1991)

Abstract
The external gettering effect by phosphorus diffusion is used to improve the electrical properties of multicrystalline silicon wafers. After diffusion at 900 °C for 4 h it was found that the effective diffusion lengths of minority carriers achieve or overpass the thickness of the wafers. After diffusion at 850 °C for 4 h the improvements are less marked and hydrogenation is needed to obtain the same increase of . SIMS analysis indicates that the gettered impurities are essentially iron, copper and nickel. Some restricted regions of the wafers are only poorly improved. It was found after chemical etching that these regions contain a high density of subgrain boundaries. The mechanism of the gettering effect used in this work is proposed, taking in account dissolved impurities in the grains and impurities segregated by dislocations. The additivity of the hydrogenation effect might be understood by the neutralisation of the recombination centers related to oxygen atoms segregated by the dislocations.

Résumé
L'effet getter externe par diffusion de phosphore est utilisé pour améliorer les propriétés électriques de plaquettes de silicium multicristallin. Après 4 h à 900 °C les longueurs de diffusion des porteurs minoritaires atteignent ou dépassent l'épaisseur des plaquettes. Après 4 h à 850 °C, les augmentations sont moins spectaculaires et une hydrogénation du matériau est nécessaire pour obtenir un résultat comparable au précédent. Les analyses SIMS indiquent que les impuretés extraites sont surtout du fer, du cuivre et du nickel. Certaines régions du matériau, d'extension limitée, sont toutefois peu améliorées. Elles sont caractérisées par la présence d'un réseau très dense de sous-joints. Une interprétation du mécanisme de l'effet getter observé est proposée faisant intervenir les impuretés métalliques dissoutes et celles ségrégées par les dislocations. L'additivité de l'action de l'hydrogène s'expliquerait par la neutralisation des centres de recombinaison dus à l'oxygène ségrégé par ces défauts.