Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs
Напряжение отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs можно прогнозировать до нанесения контактов по вольт-фарадным измерениям....
Saved in:
| Published in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52885 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs / Н.Б. Горев, И.Ф. Коджеспирова, Е.Н. Привалов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 3-5. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859895118809530368 |
|---|---|
| author | Горев, Н.Б. Коджеспирова, И.Ф. Привалов, Е.Н. |
| author_facet | Горев, Н.Б. Коджеспирова, И.Ф. Привалов, Е.Н. |
| citation_txt | Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs / Н.Б. Горев, И.Ф. Коджеспирова, Е.Н. Привалов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 3-5. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Напряжение отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs можно прогнозировать до нанесения контактов по вольт-фарадным измерениям.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:54:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6
3
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
07.06 2007 ã.
Îïïîíåíò ä. ò. í. Â. È. ÒÈÌÎÔÅÅÂ
(ÍÒÓÓ «ÊÏÈ», ã. Êèåâ)
Ê. ô.-ì. í. Í. Á. ÃÎÐÅÂ, ê. ô.-ì. í. È. Ô. ÊÎÄÆÅÑÏÈÐÎÂÀ,
ê. ô.-ì. í. Å. Í. ÏÐÈÂÀËÎÂ
Óêðàèíà, ã. Äíåïðîïåòðîâñê, Èíñòèòóò òåõíè÷åñêîé ìåõàíèêè
E-mail: gorev57@mail.ru
Íàïðÿæåíèå îòñå÷êè èîííî-èìïëàíòèðî-
âàííûõ ïîëåâûõ òðàíçèñòîðîâ ñ áàðüåðîì
Øîòòêè íà GaAs ìîæíî ïðîãíîçèðîâàòü
äî íàíåñåíèÿ êîíòàêòîâ ïî âîëüò-ôàðàä-
íûì èçìåðåíèÿì.
Èîííàÿ èìïëàíòàöèÿ ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ñàìûõ
ïðîãðåññèâíûõ òåõíîëîãèé èçãîòîâëåíèÿ èíòåãðàëü-
íûõ ñõåì íà îñíîâå GaAs. Ê ïîëåâûì òðàíçèñòîðàì
ñ áàðüåðîì Øîòòêè (ÏÒØ), âõîäÿùèì â ñîñòàâ èí-
òåãðàëüíûõ ñõåì, ïðåäúÿâëÿþòñÿ æåñòêèå òðåáîâà-
íèÿ ïî îäíîðîäíîñòè ïàðàìåòðîâ, âêëþ÷àÿ íàïðÿæå-
íèå îòñå÷êè, â òî âðåìÿ êàê èçâåñòíî, ÷òî â èîííî-
èìïëàíòèðîâàííûõ ÏÒØ, èçãîòîâëåííûõ íà îäíîé
ïëàñòèíå, ìîæåò íàáëþäàòüñÿ çàìåòíûé ðàçáðîñ íà-
ïðÿæåíèÿ îòñå÷êè, âïëîòü äî ñìåíû åãî çíàêà [1, 2].
Ýòî ñâÿçûâàåòñÿ ñ âàðèàöèåé êîíöåíòðàöèè ñâîáîä-
íûõ íîñèòåëåé â èìïëàíòèðîâàííîì ñëîå, îáóñëîâ-
ëåííîé íåîäíîðîäíûì ðàñïðåäåëåíèåì àòîìîâ õðî-
ìà â ëåãèðîâàííûõ õðîìîì ïîäëîæêàõ [1, 3] è íå-
îäíîðîäíûì ðàñïðåäåëåíèåì äèñëîêàöèé â ñëàáîëå-
ãèðîâàííûõ õðîìîì è íåëåãèðîâàííûõ ïîäëîæêàõ
[4, 5].
Ïðîãíîçèðîâàíèå (åùå äî èçãîòîâëåíèÿ òðàíçèñ-
òîðîâ) íàïðÿæåíèÿ îòñå÷êè â ïëàñòèíàõ GaAs ñ èîí-
íî-èìïëàíòèðîâàííûì ñëîåì ÿâëÿåòñÿ öåëüþ äàííîé
ðàáîòû.
 ñîñòîÿíèè îòñå÷êè ïðîâîäÿùèé êàíàë òðàí-
çèñòîðà ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ îáåäíåí ñâî-
áîäíûìè íîñèòåëÿìè. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ðàíåå íàìè
ïîêàçàíî [6, 7], ÷òî êàê äëÿ ýïèòàêñèàëüíûõ, òàê
è äëÿ èîííî-èìïëàíòèðîâàííûõ òîíêîïëåíî÷íûõ
ñòðóêòóð GaAs âîëüò-ôàðàäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà èìå-
åò îñîáåííîñòè, ïîçâîëÿþùèå îïðåäåëèòü íàïðÿæå-
íèå íà çàòâîðå, ïðè êîòîðîì äîñòèãàåòñÿ ýòî îáåäíå-
íèå. Ýòè îñîáåííîñòè îáóñëîâëåíû íàëè÷èåì îáëà-
ñòè âñòðîåííîãî ïðîñòðàíñòâåííîãî çàðÿäà (ïåðåõî-
äà «àêòèâíûé ñëîé�ïîäëîæêà») íà ãðàíèöå ìåæäó
íèçêîîìíûì àêòèâíûì ñëîåì è ïîëóèçîëèðóþùåé
êîìïåíñèðîâàííîé ïîäëîæêîé. À èìåííî, êîãäà îá-
ëàñòü îáåäíåíèÿ áàðüåðà Øîòòêè äîñòèãàåò ãðàíè-
öû îáëàñòè îáåäíåíèÿ ïåðåõîäà «àêòèâíûé ñëîé�
ïîäëîæêà», íà âîëüò-ôàðàäíîé õàðàêòåðèñòèêå ïî-
ÿâëÿåòñÿ ó÷àñòîê ðåçêîãî ïàäåíèÿ, îáóñëîâëåííûé
ðåçêèì ïàäåíèåì êîíöåíòðàöèè ñâîáîäíûõ íîñèòå-
ëåé íà ýòîé ãðàíèöå.
Ñ äàëüíåéøèì æå ðîñòîì îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ
íà áàðüåðå Øîòòêè çîíäèðóþùèé êðàé îáëàñòè îáåä-
ÏÐÎÃÍÎÇÈÐÎÂÀÍÈÅ ÍÀÏÐßÆÅÍÈß ÎÒÑÅ×ÊÈ
ÈÎÍÍÎ-ÈÌÏËÀÍÒÈÐÎÂÀÍÍÛÕ ÏÎËÅÂÛÕ
ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÎÂ Ñ ÁÀÐÜÅÐÎÌ ØÎÒÒÊÈ ÍÀ GaAs
íåíèÿ áàðüåðà Øîòòêè äîñòèãàåò ìåñòà, ãäå êîíöåí-
òðàöèÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé íà÷èíàåò âûõîäèòü íà
ñâîå çíà÷åíèå â ãëóáèíå ïîëóèçîëèðóþùåé ïîäëîæ-
êè, ò. å. âåëè÷èíà ãðàäèåíòà ýòîé êîíöåíòðàöèè íà-
÷èíàåò óìåíüøàòüñÿ. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ó÷àñ-
òîê ðåçêîãî ïàäåíèÿ âîëüò-ôàðàäíîé õàðàêòåðèñòè-
êè íà÷èíàåò âûïîëàæèâàòüñÿ, ïðè÷åì, êàê ñëåäóåò
èç âûøåñêàçàííîãî, ýòî âûïîëàæèâàíèå íà÷èíàåòñÿ
ïðè ïðàêòè÷åñêè ïîëíîì îáåäíåíèè êàíàëà. Ýòî ïî-
çâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî íàïðÿæåíèå îòñå÷êè ìîæ-
íî îöåíèòü êàê íàïðÿæåíèå òî÷êè ïåðåãèáà íà âîëüò-
ôàðàäíîé êðèâîé, ïðè ïåðåõîäå ÷åðåç êîòîðóþ ýòà
êðèâàÿ èç âûïóêëîé ñòàíîâèòñÿ âîãíóòîé � òî÷êà I
íà ðèñ. 1. (Çäåñü ïëîùàäü áàðüåðíîãî êîíòàêòà
S=300 ìêì2, ìàêñèìàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ èìïëàíòè-
ðîâàííûõ äîíîðîâ Np=1,88·1017 ñì�3, ñðåäíÿÿ ïðîåê-
öèÿ ïðîáåãà èîíîâ Rp=0,123 ìêì, ñðåäíåêâàäðàòè÷-
íîå îòêëîíåíèå σ=0,051 ìêì, êîíöåíòðàöèÿ ìåëêèõ
äîíîðîâ â èñõîäíîé ïîäëîæêå Ns=1015 ñì�3, êîíöåí-
òðàöèÿ ãëóáîêèõ öåíòðîâ â ïîäëîæêå Nt=5·1015 ñì�3,
êîíöåíòðàöèÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé â ãëóáèíå ïîä-
ëîæêè nsub=109 ñì�3, T=300 Ê.)
Äëÿ ïðîâåðêè ýòîãî ïðåäïîëîæåíèÿ íåîáõîäèìî
ðàññ÷èòàòü íàïðÿæåíèå îòñå÷êè òðàíçèñòîðà è ñðàâ-
íèòü åãî ñ íàïðÿæåíèåì îòñå÷êè, íàéäåííûì èç
âîëüò-ôàðàäíîé õàðàêòåðèñòèêè.
Ðàñ÷åò âîëüò-ôàðàäíîé õàðàêòåðèñòèêè èîííî-
èìïëàíòèðîâàííîé ñòðóêòóðû ñ ó÷åòîì íàëè÷èÿ îá-
ëàñòè âñòðîåííîãî ïðîñòðàíñòâåííîãî çàðÿäà íà ãðà-
íèöå èìïëàíòèðîâàííîãî ñëîÿ è ïîëóèçîëèðóþùåé
ïîäëîæêè âûïîëíåí íàìè â [6]. Ïîýòîìó íåîáõîäè-
ìà ìîäåëü èîííî-èìïëàíòèðîâàííîãî ÏÒØ, ïîçâî-
ëÿþùàÿ ðàññ÷èòàòü íàïðÿæåíèå îòñå÷êè.
Ñ, ïÔ
0,30
0,20
0,10
0 1,0 2,0 3,0 Vrev, Â
I
Ðèñ. 1. Ðàññ÷èòàííàÿ çàâèñèìîñòü âûñîêî÷àñòîòíîé áàðü-
åðíîé åìêîñòè Ñ èîííî-èìïëàíòèðîâàííîé ñòðóêòóðû
îò îáðàòíîãî íàïðÿæåíèÿ íà áàðüåðå Vrev
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6
4
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Èìåþòñÿ àíàëèòè÷åñêèå ìîäåëè èîííî-èìïëàí-
òèðîâàííûõ ÏÒØ äëÿ òðàíçèñòîðîâ êàê ñ íèçêèì,
òàê è ñ âûñîêèì íàïðÿæåíèåì ïåðåêðûòèÿ êàíàëà [8,
ñ. 316]. Îäíàêî ýòè ìîäåëè îñíîâàíû íà äîïóùåíèè,
÷òî ïðîâîäÿùèé êàíàë ýëåêòðîíåéòðàëåí, îáëàñòü
îáåäíåíèÿ áàðüåðà Øîòòêè ïîëíîñòüþ îáåäíåíà ñâî-
áîäíûìè íîñèòåëÿìè, è ãðàíèöà ìåæäó êàíàëîì è
ýòîé îáëàñòüþ ÿâëÿåòñÿ ðåçêîé (ïðèáëèæåíèå ðåç-
êèõ ãðàíèö). Ïðèáëèæåíèå æå ýòî ñïðàâåäëèâî òîëü-
êî â òîì ñëó÷àå, åñëè øèðèíà êàíàëà íàìíîãî áîëü-
øå òàêîãî õàðàêòåðíîãî ðàçìåðà êàê äåáàåâñêàÿ äëè-
íà, è ïîýòîìó îíî ñòàíîâèòñÿ çàâåäîìî íåïðèìåíè-
ìûì âáëèçè îòñå÷êè. ×èñëåííûå æå äâóõìåðíûå ìî-
äåëè èîííî-èìïëàíòèðîâàííûõ ÏÒØ èìåþò äîâîëü-
íî áîëüøîå ÷èñëî âõîäíûõ ïàðàìåòðîâ (òî÷íûå çíà-
÷åíèÿ êîòîðûõ ÷àñòî íåèçâåñòíû) è òðåáóþò äîâîëü-
íî çíà÷èòåëüíîãî îáúåìà âû÷èñëåíèé. Ïîýòîìó íèæå
ìû ïðåäëàãàåì ïðîñòóþ êâàçèäâóõìåðíóþ ìîäåëü
èîííî-èìïëàíòèðîâàííîãî ÏÒØ, êîòîðàÿ íå èñïîëü-
çóåò ïðèáëèæåíèÿ ðåçêèõ ãðàíèö è ñâîäèòñÿ ê äâóì
îäíîìåðíûì çàäà÷àì, ðåøàåìûì ïîñëåäîâàòåëüíî.
Ðàññìîòðèì ÏÒØ, ïîëó÷åííûé èìïëàíòàöèåé
äîíîðíîé ïðèìåñè â ïîëóèçîëèðóþùóþ ïîä-
ëîæêó, ñîäåðæàùóþ ìåëêèå äîíîðû ñ êîíöåíòðàöèåé
Ns è êîìïåíñèðóþùèå èõ ãëóáîêèå ýëåêòðîííûå öåíò-
ðû çàõâàòà àêöåïòîðíîãî òèïà ñ êîíöåíòðàöèåé Nt.
Ïóñòü ïàðàìåòð Øîêëè�Ðèäà ýòèõ öåíòðîâ (êîí-
öåíòðàöèÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé â ñëó÷àå, êîãäà óðî-
âåíü Ôåðìè ñîâïàäàåò ñ ýíåðãåòè÷åñêèì óðîâíåì ãëó-
áîêîãî öåíòðà) ðàâåí n1. Íàïðàâèì îñü OY ñèñòåìû
êîîðäèíàò îò èñòîêà ê ñòîêó ïàðàëëåëüíî ïîâåðõíî-
ñòè òðàíçèñòîðà, îñü OX � âãëóáü ïîäëîæêè, è çà-
ôèêñèðóåì íà÷àëî êîîðäèíàò íà ïîâåðõíîñòè òðàí-
çèñòîðà íà èñòîêîâîì êîíöå çàòâîðà. Ïóñòü ïðîôèëü
êîíöåíòðàöèè èìïëàíòèðîâàííîé äîíîðíîé ïðèìå-
ñè èìååò ãàóññîâ âèä:
( ){ }2
( ) exp 2 ,d p pN x N x R = − − σ
Ñäåëàåì ñëåäóþùèå ïðåäïîëîæåíèÿ, ÿâëÿþùèå-
ñÿ îáùåïðèíÿòûìè ïðè ðàññìîòðåíèè ñòðóêòóð ÏÒØ:
� ïðîäîëüíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå Ey ñóùåñòâó-
åò òîëüêî â ïðîâîäÿùåì êàíàëå è íå çàâèñèò îò ïî-
ïåðå÷íîé êîîðäèíàòû x;
� ïîïåðå÷íîé êîìïîíåíòîé è äèôôóçèîííîé ñî-
ñòàâëÿþùåé ïðîäîëüíîé êîìïîíåíòû ïëîòíîñòè òîêà
ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.
 ýòèõ ïðåäïîëîæåíèÿõ òîê èñòîê�ñòîê Ids èìååò
âèä
( )
0
( ) ( , )d ,
d y
ds yI qWv E n x y x= ∫ (1)
Íàïðÿæåíèå îòñå÷êè òðàíçèñòîðà Vth îïðåäåëÿåò-
ñÿ êàê íàïðÿæåíèå èñòîê�çàòâîð, ïðè êîòîðîì òîê
íàñûùåíèÿ Isat äîñòèãàåò íåêîòîðîé çàäàííîé ìàëîé
âåëè÷èíû (îáû÷íî 10 èëè 5 ìêÀ). Ïîýòîìó äëÿ
îïðåäåëåíèÿ íàïðÿæåíèÿ îòñå÷êè íàäî íàéòè çàâèñè-
ìîñòü òîêà íàñûùåíèÿ Isat îò íàïðÿæåíèÿ èñòîê�çàò-
âîð VG.
Äëÿ àðñåíèäà ãàëëèÿ íà çàâèñèìîñòè äðåéôîâîé
ñêîðîñòè íîñèòåëåé îò ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ èìååò-
ñÿ ïàäàþùèé ó÷àñòîê, ò. å. ó÷àñòîê îòðèöàòåëüíîé
äèôôåðåíöèàëüíîé ïðîâîäèìîñòè (ÎÄÏ), êîòîðûé
âî ìíîãîì îïðåäåëÿåò ñâîéñòâà ýòîãî ìàòåðèàëà è
ïðèáîðîâ íà åãî îñíîâå.  ÷àñòíîñòè, â ñëó÷àå àðñå-
íèäãàëëèåâûõ ÏÒØ íàëè÷èå ýòîãî ó÷àñòêà ïðèâî-
äèò ê òîìó, ÷òî êîãäà ïðîäîëüíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå
íà ñòîêîâîì êîíöå çàòâîðà äîñòèãàåò ïîðîãîâîãî ïîëÿ
Et ïîÿâëåíèÿ ÎÄÏ, òàì íà÷èíàåò ôîðìèðîâàòüñÿ ñòà-
òè÷åñêèé äîìåí ñèëüíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, êî-
òîðûé îòâåòñòâåíåí çà íàñûùåíèå òîêà èñòîê-ñòîê
[9, ñ. 72].
 äàëüíåéøåì áóäåì ïðåäïîëàãàòü, ÷òî òîê èñ-
òîê-ñòîê íàñûùàåòñÿ óæå â ìîìåíò äîñòèæåíèÿ ïðî-
äîëüíûì ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì íà ñòîêîâîì êîíöå
çàòâîðà çíà÷åíèÿ Et. Ýòî ïðåäïîëîæåíèå ïîçâîëÿåò
íàéòè òîê íàñûùåíèÿ îñòàâàÿñü â îáëàñòè ïðîäîëü-
íûõ ýëåêòðè÷åñêèõ ïîëåé Ey≤Et, â êîòîðîé çàâèñè-
ìîñòü äðåéôîâîé ñêîðîñòè îò ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ
ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà êàê v(Ey)=µEy, ãäå µ �
íèçêîïîëåâàÿ ïîäâèæíîñòü.
Èç (1) âûòåêàåò ñëåäóþùåå âûðàæåíèå äëÿ ïðî-
äîëüíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â òî÷êå y:
(0) (0)
( ) ,
( )
y
y
E G
E y
G y
= (2)
ãäå ââåäåíî îáîçíà÷åíèå
( )
0
( ) ( , )d .
d y
G y n x y y= ∫
Íèæå áóäåò ïîêàçàíî, ÷òî åñëè ïðîäîëüíîå ýëåê-
òðè÷åñêîå ïîëå ïîä çàòâîðîì ìåíüøå ïîðîãîâîãî
ïîëÿ ïîÿâëåíèÿ ÎÄÏ (ò. å. Ey<Et ïðè y<l, ãäå l � äëè-
íà çàòâîðà), òî ðàñïðåäåëåíèå êîíöåíòðàöèè ñâîáîä-
íûõ íîñèòåëåé â ïîïåðå÷íîì ñå÷åíèè y=const îïðå-
äåëÿåòñÿ òîëüêî ýôôåêòèâíûì íàïðÿæåíèåì VGef íà
çàòâîðå â ýòîì ñå÷åíèè:
0
( ) ( )d
y
Gef G yV y V E y y′ ′= + ∫ (3)
(çäåñü è äàëåå ïîä VG è VGef ïîíèìàåòñÿ èõ àáñîëþò-
íàÿ âåëè÷èíà).
Çàìåòèì, ÷òî â âûðàæåíèè (3) ìû ïðåíåáðåãëè
ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ íà ñîïðîòèâëåíèè èñòîê-çàò-
âîð. Ýòî âïîëíå äîïóñòèìî, ïîñêîëüêó ðàññìàòðèâà-
åòñÿ ñîñòîÿíèå âáëèçè îòñå÷êè, â êîòîðîì ïðàêòè-
÷åñêè âñå ïðèëîæåííîå íàïðÿæåíèå èñòîê�ñòîê ïà-
äàåò ïîä çàòâîðîì.
 ñèëó âûøåñêàçàííîãî ôóíêöèÿ G çàâèñèò îò y
êàê ñëîæíàÿ ôóíêöèÿ G(y)=G[VGef(y)]. Áóäåì ñ÷èòàòü,
÷òî çàâèñèìîñòü G(VGef) èçâåñòíà (ìû îïðåäåëèì åå
ïîçæå). Òîãäà, ïðîäèôôåðåíöèðîâàâ (3) ïî y, ñ ó÷å-
òîì (2) ïîëó÷èì ñëåäóþùåå äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâ-
íåíèå äëÿ VGef :
ãäå Np �
Rp �
σ �
ìàêñèìàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ èìïëàíòèðîâàííûõ äîíîðîâ;
ñðåäíÿÿ ïðîåêöèÿ ïðîáåãà èîíîâ;
ñðåäíåêâàäðàòè÷íîå îòêëîíåíèå.
ãäå q �
W �
v �
d �
n �
çàðÿä ýëåêòðîíà;
øèðèíà òðàíçèñòîðà;
äðåéôîâàÿ ñêîðîñòü íîñèòåëåé;
ðàññòîÿíèå îò ïëîñêîñòè çàòâîðà äî ãðàíèöû «àêòèâíûé
ñëîé�ïîäëîæêà», ò. å. äî ãðàíèöû ìåæäó îáëàñòÿìè
îáåäíåíèÿ è íàêîïëåíèÿ ïåðåõîäà «àêòèâíûé ñëîé�ïîä-
ëîæêà»;
êîíöåíòðàöèÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6
5
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
d (0) ( )
.
d ( )
Gef y G
Gef
V E G V
y G V
= (4)
×èñëåííîå ðåøåíèå ýòîãî óðàâíåíèÿ ñ íà÷àëüíûì
óñëîâèåì VGef(0)=VG äàåò VGef(l), à ñëåäîâàòåëüíî, è
ïðîäîëüíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå íà ñòîêîâîì êîíöå
çàòâîðà:
(0) ( )
( ) .
[ ( )]
y G
y
Gef
E G V
E l
G V l
= (5)
Òîê íàñûùåíèÿ òðàíçèñòîðà Isat íàõîäèòñÿ êàê
0 ( ),sat y GI qW E G V= µ (6)
ãäå Ey0 � çíà÷åíèå ïðîäîëüíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ
Ey(0) íà èñòîêîâîì êîíöå çàòâîðà, ïðè êîòîðîì Ey(l)=Et.
Íàéäåì òåïåðü ôóíêöèþ G(VGef). Ïîñêîëüêó äëÿ
íàïðÿæåíèé èñòîê-ñòîê, äëÿ êîòîðûõ ïðè y<l ïðî-
äîëüíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå Ey(y)<Et, ñòàòè÷åñêîãî
äîìåíà ñèëüíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ïîä çàòâîðîì
åùå íåò, òî äëÿ ýòèõ íàïðÿæåíèé âûïîëíÿåòñÿ óñëî-
âèå d d ,y xE y E x<< ∂ ∂ â ñèëó ÷åãî óðàâíåíèå Ïóàñ-
ñîíà ïðèíèìàåò âèä
0 1
( , )
( , )
( , ) ( ) ,
( , )t d s
E x y
x
q n x y
n x y N N x N
n x y n
∂ =
∂
= + − − εε +
(7)
 ïðåäïîëîæåíèè îòñóòñòâèÿ ïîïåðå÷íîãî òîêà,
äëÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé â ïîïåðå÷íîì íàïðàâëå-
íèè èìååò ìåñòî ðàñïðåäåëåíèå Áîëüöìàíà, äèôôå-
ðåíöèàëüíàÿ ôîðìà êîòîðîãî äàåòñÿ âûðàæåíèåì
( , )
( , ) ( , ),x
n x y q
n x y E x y
x kT
∂ =
∂ (8)
 ðàìêàõ äèîäíîé òåîðèè áàðüåðà Øîòòêè ãðà-
íè÷íîå óñëîâèå íà ãðàíèöå «ìåòàëë�ïîëóïðîâîä-
íèê» èìååò âèä
( ) ln ,
(0, )
c
Gef b
NkT
V y q
q n y
= − ϕ (9)
Åùå îäíî ãðàíè÷íîå óñëîâèå èìååò ìåñòî â ãëó-
áèíå ïîäëîæêè:
( , ) 0 ( , ) ,x sub
xx
E x y n x y n
→∞→∞
→ ⇔ → (10)
ãäå nsub � êîíöåíòðàöèÿ ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé â ãëó-
áèíå ïîäëîæêè, ñâÿçàííàÿ ñ Nt, Ns, n1 óñëîâèåì ýëåê-
òðîíåéòðàëüíîñòè nsub+Ntnsub/(nsub+n1)=Ns.
Èç óðàâíåíèé (7), (8) è ãðàíè÷íûõ óñëîâèé ê íèì
(9), (10) âèäíî, ÷òî ðàñïðåäåëåíèå êîíöåíòðàöèè ñâî-
áîäíûõ íîñèòåëåé â ïîïåðå÷íîì íàïðàâëåíèè äåé-
ñòâèòåëüíî çàâèñèò îò y òîëüêî ÷åðåç ïîñðåäñòâî âå-
ëè÷èíû VGef. Èñêîìàÿ ôóíêöèÿ G(VGef) ïîëó÷àåòñÿ â
ðåçóëüòàòå ÷èñëåííîãî ðåøåíèÿ ýòèõ óðàâíåíèé ñ
óêàçàííûìè ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè.
Èòàê, ïðåäëîæåííàÿ ìîäåëü òðàíçèñòîðà ñîñòî-
èò èç äâóõ îäíîìåðíûõ çàäà÷, ðåøàåìûõ ïî-
ñëåäîâàòåëüíî: âíà÷àëå ñòðîèòñÿ ôóíêöèÿ G(VGef), à
ïîòîì ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòîé ôóíêöèè íàõîäèòñÿ çà-
âèñèìîñòü òîêà íàñûùåíèÿ Isat îò íàïðÿæåíèÿ èñòîê-
çàòâîð VG, ïîçâîëÿþùàÿ íàéòè íàïðÿæåíèå îòñå÷êè Vth.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè íàïðÿæåíèÿ îò-
ñå÷êè Vth (ðàññ÷èòàííîãî ïî ïðèâåäåííîé âûøå ìî-
äåëè ÏÒØ è íàéäåííîãî ïî ðàññ÷èòàííîé âîëüò-ôà-
ðàäíîé õàðàêòåðèñòèêå) îò ìàêñèìàëüíîé êîíöåíòðà-
öèè Np ëåãèðóþùåé ïðèìåñè â êàíàëå òðàíçèñòîðà.
(Çäåñü W=300 ìêì, l=1 ìêì, ϕb=0,8 ýÂ, µ=3000 ñì2/(B·c),
Et=3 êÂ/ñì, Rp=0,123 ìêì, σ=0,051 ìêì, Ns=1015 ñì�3,
Nt=1016 ñì�3, nsub=109 ñì�3, T=300 Ê.)
Êàê âèäíî èç ãðàôèêîâ, íàïðÿæåíèå îòñå÷êè äåé-
ñòâèòåëüíî ìîæíî ïðîãíîçèðîâàòü ïî âîëüò-ôàðàä-
íîé õàðàêòåðèñòèêå ñ õîðîøåé òî÷íîñòüþ.
***
 çàâèñèìîñòè îò òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ èîí-
íî-èìïëàíòèðîâàííûõ ÏÒØ, ïðåäëîæåííûé ìåòîä
ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ ïðîãíîçèðîâàíèÿ íà-
ïðÿæåíèÿ îòñå÷êè ñ ïîìîùüþ âîëüò-ôàðàäíûõ èç-
ìåðåíèé äî íàíåñåíèÿ êîíòàêòîâ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Íàíèñè ß., Èñèäà Ñ., Ìèÿäçàâà Ñ., Èñèè ß. Îöåíêà ñâîéñòâ
ïîëóèçîëèðóþùåãî GaAs äëÿ èçãîòîâëåíèÿ èíòåãðàëüíûõ ñõåì
// Êýíêþ äçèöó¸êà õîêîêó.� 1984.� Ò. 33, ¹ 4.� Ñ. 675�693.
2. Ìèÿäçàâà Ñ. Õàðàêòåðèñòèêè ïîëóèçîëèðóþùèõ êðèñòàë-
ëîâ GaAs // Íèõîí êýññ¸ ãàêêàéñè.� 1986.� Ò. 28, ¹ 2.�
Ñ. 92�102.
3. Martin G. M., Berth M., Venger C. Role of substrate in electrical
properties of GaAs implanted layers // Electronics Letters.� 1980.�
Vol. 16, N 8.� P. 278�279.
4. Nanishi Y., Ishida S., Miyazava S. Correlation between
dislocation distribution and FET performances observed in low Cr
doped LEC GaAs // Japanese Journal of Applied Physics.� 1983.�
Vol. 22, N 1.� P. L54�L56.
5. Miyazawa S., Nanishi Y. Characterization of semi-insulating
GaAs substrates for GaAs ICs // Japanese Journal of Applied
Physics.� 1983.� Vol. 22, Suppl. 22�1.� P. 419�425.
6. Gorev N. B., Kodzhespirova I. F., Privalov E. N. et al.
Photocapacitance of GaAs thin-film structures fabricated on a semi-
insulating compensated substrate // International Journal of High Speed
Electronics and Systems.� 2004.� Vol. 14, N 3.� P. 775�784.
7. Gorev N. B., Kodzhespirova I. F., Privalov E. N. et al.
Photocapacitance of GaAs thin-film epitaxial structures // Solid-State
Electronics.� 2005.� Vol. 49, N 3.� P. 343�349.
8. Øóð Ì. Ñîâðåìåííûå ïðèáîðû íà îñíîâå àðñåíèäà ãàë-
ëèÿ.� Ì.: Ìèð, 1991.
9. Êîñòûëåâ Ñ. À., Ïðîõîðîâ Å. Ô., Óêîëîâ À. Ò. ßâëåíèÿ òî-
êîïåðåíîñà â òîíêîïëåíî÷íûõ àðñåíèäãàëëèåâûõ ñòðóêòóðàõ.�
Êèåâ: Íàóêîâà äóìêà, 1990.
ãäå ε �
ε0 �
îòíîñèòåëüíàÿ äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ïîëóïðî-
âîäíèêà;
äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïîñòîÿííàÿ.
ãäå k �
T �
ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà;
àáñîëþòíàÿ òåìïåðàòóðà.
ãäå Nc �
ϕb �
ýôôåêòèâíàÿ ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé â çîíå ïðîâîäèìîñ-
òè ïîëóïðîâîäíèêà;
âûñîòà áàðüåðà Øîòòêè.
�Vth, Â
2,0
1,0
0
1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Np, 1017 ñì�3
2
3
1
Ðèñ. 2. Íàïðÿæåíèå îòñå÷êè Vth èîííî-èìïëàíòèðîâàííî-
ãî ÏÒØ, ðàññ÷èòàííîå ïî ìîäåëè ÏÒØ (1 � Isat=10 ìêÀ;
2 � Isat=5 ìêÀ) è ïðåäñêàçàííîå ïî ðàññ÷èòàííîé âîëüò-
ôàðàäíîé õàðàêòåðèñòèêå (3)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52885 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:54:22Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Горев, Н.Б. Коджеспирова, И.Ф. Привалов, Е.Н. 2014-01-08T21:40:03Z 2014-01-08T21:40:03Z 2007 Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs / Н.Б. Горев, И.Ф. Коджеспирова, Е.Н. Привалов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 3-5. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52885 Напряжение отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs можно прогнозировать до нанесения контактов по вольт-фарадным измерениям. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Электронные средства: исследования, разработки Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs Прогнозування напруги відсічки іонно-імплантованих польових транзисторів з бар'єром Шотткі на GaAs Prediction of the threshold voltage of GaAs ion-implanted metal-semiconductor field-effect transistors Article published earlier |
| spellingShingle | Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs Горев, Н.Б. Коджеспирова, И.Ф. Привалов, Е.Н. Электронные средства: исследования, разработки |
| title | Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs |
| title_alt | Прогнозування напруги відсічки іонно-імплантованих польових транзисторів з бар'єром Шотткі на GaAs Prediction of the threshold voltage of GaAs ion-implanted metal-semiconductor field-effect transistors |
| title_full | Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs |
| title_fullStr | Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs |
| title_full_unstemmed | Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs |
| title_short | Прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером Шоттки на GaAs |
| title_sort | прогнозирование напряжения отсечки ионно-имплантированных полевых транзисторов с барьером шоттки на gaas |
| topic | Электронные средства: исследования, разработки |
| topic_facet | Электронные средства: исследования, разработки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52885 |
| work_keys_str_mv | AT gorevnb prognozirovanienaprâženiâotsečkiionnoimplantirovannyhpolevyhtranzistorovsbarʹeromšottkinagaas AT kodžespirovaif prognozirovanienaprâženiâotsečkiionnoimplantirovannyhpolevyhtranzistorovsbarʹeromšottkinagaas AT privaloven prognozirovanienaprâženiâotsečkiionnoimplantirovannyhpolevyhtranzistorovsbarʹeromšottkinagaas AT gorevnb prognozuvannânaprugivídsíčkiíonnoímplantovanihpolʹovihtranzistorívzbarêromšottkínagaas AT kodžespirovaif prognozuvannânaprugivídsíčkiíonnoímplantovanihpolʹovihtranzistorívzbarêromšottkínagaas AT privaloven prognozuvannânaprugivídsíčkiíonnoímplantovanihpolʹovihtranzistorívzbarêromšottkínagaas AT gorevnb predictionofthethresholdvoltageofgaasionimplantedmetalsemiconductorfieldeffecttransistors AT kodžespirovaif predictionofthethresholdvoltageofgaasionimplantedmetalsemiconductorfieldeffecttransistors AT privaloven predictionofthethresholdvoltageofgaasionimplantedmetalsemiconductorfieldeffecttransistors |