Delta-doping in diffusion studies

(Received 20 April 1993, revised 9 September 1993, accepted 16 September 1993)

Abstract
The -doping where the dopant is confined on the length-scale of the lattice constant provides perfectly ideal conditions to study the atomic transport processes. We have studied MBE-grown GaAs samples -doped with Si and Al layers. Long time diffusion anneals have been performed in the temperature range 550-800 °C. The distribution profiles are examined by SIMS-profiling. We obtain Si diffusion coefficients in good agreement with the other recent studies using different techniques (rapid thermal annealing, capacitance-voltage profiling, sandwiched diffusion source). This contrasts with the earlier measurements based on diffusion of implanted dopants which were much more widely spread. We conclude that the more accurate data allowed with the -doping show that the diffusion coefficient is an intrinsic parameter provided that the amount of dopant and the dislocation density are kept sufficiently small.

Résumé
Le dopage-delta, où le dopant est confiné à l'échelle du paramètre du réseau, fournit les conditions parfaitement idéales pour étudier les processus de transport atomique. Nous avons étudié des échantillons de GaAs obtenus par épitaxie par jet moléculaire dopés par des couches-delta de Si et Al. Des traitements de diffusion de longue durée ont été réalisés dans l'intervalle de température 550 à 800 °C. Les profils de distribution sont examinés par spectrométrie d'émission d'ions secondaires. Nous obtenons des coefficients de diffusion de Si en bon accord avec les autres études récentes utilisant des techniques différentes (traitement thermique ultrarapide, profil de distribution par la méthode capacité-voltage, diffusion d'une couche " sandwich "). Ceci diffère des mesures antérieures qui, basées sur la diffusion de dopants implantés, étaient beaucoup plus dispersées. Nous concluons que les données plus précises rendues possibles par le dopage-delta montrent que le coefficient de diffusion est un paramètre intrinsèque à la condition que la quantité de dopant et la densité de dislocation demeurent assez faibles.