Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе
Предложены способы изготовления полупроводникового переключателя, ячейки памяти и диодной матрицы с идентичными параметрами (по Unp) на основе Al-SiO₂-Si-М-структуры.
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Datum: | 2006 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2006
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53397 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе / Э.А. Джафарова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 6. — С. 39-42. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53397 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Джафарова, Э.А. 2014-01-19T22:24:21Z 2014-01-19T22:24:21Z 2006 Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе / Э.А. Джафарова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 6. — С. 39-42. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53397 Предложены способы изготовления полупроводникового переключателя, ячейки памяти и диодной матрицы с идентичными параметрами (по Unp) на основе Al-SiO₂-Si-М-структуры. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Функциональная микро- и наноэлектроника Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе Нестаціонарні електронні процеси у бар'єрних структурах та прилади на їх основі Non-stationary electronic processes in barrier structures and devices on their basis Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе |
| spellingShingle |
Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе Джафарова, Э.А. Функциональная микро- и наноэлектроника |
| title_short |
Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе |
| title_full |
Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе |
| title_fullStr |
Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе |
| title_full_unstemmed |
Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе |
| title_sort |
нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе |
| author |
Джафарова, Э.А. |
| author_facet |
Джафарова, Э.А. |
| topic |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| topic_facet |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| publishDate |
2006 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Нестаціонарні електронні процеси у бар'єрних структурах та прилади на їх основі Non-stationary electronic processes in barrier structures and devices on their basis |
| description |
Предложены способы изготовления полупроводникового переключателя, ячейки памяти и диодной матрицы с идентичными параметрами (по Unp) на основе Al-SiO₂-Si-М-структуры.
|
| issn |
2225-5818 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53397 |
| citation_txt |
Нестационарные электронные процессы в барьерных структурах и приборы на их основе / Э.А. Джафарова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 6. — С. 39-42. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT džafarovaéa nestacionarnyeélektronnyeprocessyvbarʹernyhstrukturahipriborynaihosnove AT džafarovaéa nestacíonarníelektronníprocesiubarêrnihstrukturahtapriladinaíhosnoví AT džafarovaéa nonstationaryelectronicprocessesinbarrierstructuresanddevicesontheirbasis |
| first_indexed |
2025-11-27T00:07:29Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:07:29Z |
| _version_ |
1850787350999728128 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 6
39
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
30.05 2006 ã.
Îïïîíåíò ä. ô.-ì. í. À. À. ÅÂÒÓÕ
(ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ)
Ê. ô.-ì. í. Ý. À. ÄÆÀÔÀÐÎÂÀ
Àçåðáàéäæàí, ã. Áàêó, Èíñòèòóò ôèçèêè
E-mail: delm@physics.ab.az
Ïðåäëîæåíû ñïîñîáû èçãîòîâëåíèÿ ïî-
ëóïðîâîäíèêîâîãî ïåðåêëþ÷àòåëÿ, ÿ÷åé-
êè ïàìÿòè è äèîäíîé ìàòðèöû ñ èäåí-
òè÷íûìè ïàðàìåòðàìè (ïî Unp) íà îñ-
íîâå Al�SiO2�Si�Ì-ñòðóêòóðû.
Èçâåñòíî, ÷òî ïîëó÷åíèå ïîëóïðîâîäíèêîâ ñ çà-
äàííûìè ñâîéñòâàìè äîñòèãàåòñÿ ââåäåíèåì â ïîëó-
ïðîâîäíèê ñïåöèàëüíî âûáðàííîé ïðèìåñè â íóæ-
íîé êîíöåíòðàöèè. Îñîáîå ìåñòî â ôîðìèðîâàíèè
ñâîéñòâ ïîëóïðîâîäíèêîâ çàíèìàþò ïðèìåñè ñ ãëó-
áîêèìè óðîâíÿìè (ÃÓ) â çàïðåùåííîé çîíå. Ëåãèðî-
âàíèå ïðèìåñÿìè ñ ÃÓ ñóùåñòâåííî èçìåíÿåò ñâîé-
ñòâà ïîëóïðîâîäíèêà, ðàñøèðÿåò ñôåðó ïðèìåíåíèÿ
ñóùåñòâóþùèõ ïðèáîðîâ è ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ïðèí-
öèïèàëüíî íîâûå ïðèáîðû. Ïîýòîìó èññëåäîâàíèå íå-
ñòàöèîíàðíûõ ýëåêòðîííûõ ïðîöåññîâ â áàðüåðíûõ
ñòðóêòóðàõ, èçãîòîâëåííûõ íà îñíîâå ðàçëè÷íûõ ïî-
ëóïðîâîäíèêîâ ñ ãëóáîêèìè ïðèìåñÿìè, ÿâëÿåòñÿ
îäíèì èç îñíîâíûõ íàïðàâëåíèé ñîâðåìåííîé ìèê-
ðîýëåêòðîíèêè.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå èññëåäóþòñÿ áàðüåðíûå ñòðóê-
òóðû, ïîëó÷åííûå ïðåäâàðèòåëüíîé äèôôóçèåé áîðà
â n-Si äëÿ ïîëó÷åíèÿ ð�n-ïåðåõîäà è äàëüíåéøåé äèô-
ôóçèè ïðèìåñåé ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ (Ni, Ti, Òà è
W) â ãîòîâûå ïåðåõîäû, à òàêæå ñîçäàíèåì áàðüåðà
Øîòòêè íà n-Si è p-Si, ïðåäâàðèòåëüíî ëåãèðîâàííûõ
ïðèìåñÿìè ñ ãëóáîêèìè óðîâíÿìè.
Èññëåäîâàíèÿ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè
âðåìåíè æèçíè íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé (ìå-
òîä ïåðåõîäíûõ õàðàêòåðèñòèê âîññòàíîâëåíèÿ îá-
ðàòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ð�n-ïåðåõîäà) ñ ó÷åòîì èç-
ìåíåíèÿ ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé Nc è Pv ïîçâîëèëè
óñòàíîâèòü, ÷òî ïðè ëåãèðîâàíèè n-Si ïðèìåñÿìè ïå-
ðåõîäíûõ ìåòàëëîâ (Ni, W, Òà è Ti) îáðàçóþòñÿ ÃÓ
àêöåïòîðíîãî òèïà ñ ïàðàìåòðàìè Åv+0,20 ýÂ (Ni),
Ev+0,45 ýB (W), E
V
+0,41 ýÂ (Òà) è Ev+0,36 ýÂ (Ti)
(ðèñ. 1). Ýôôåêòèâíîå ñå÷åíèå çàõâàòà äûðêè íà ýòè
óðîâíè ðàâíî σð≈10�15 ñì2 (σn/σp≈5) è èçìåíÿåòñÿ ñ
èçìåíåíèåì òåìïåðàòóðû ïî çàêîíó σð≈Ò�n, ãäå
n=3�5.
 êà÷åñòâå îñíîâíûõ ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ íàìè
èñïîëüçîâàíû ìåòîäû íåñòàöèîíàðíîé åìêîñòíîé
ñïåêòðîñêîïèè (ÍÅÑÃÓ) è ôîòîåìêîñòè, ïîäðîáíî
îïèñàííûå â [1].
ÍÅÑÒÀÖÈÎÍÀÐÍÛÅ ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ
 ÁÀÐÜÅÐÍÛÕ ÑÒÐÓÊÒÓÐÀÕ È ÏÐÈÁÎÐÛ ÍÀ ÈÕ ÎÑÍÎÂÅ
Èçâåñòíî, ÷òî ñêîðîñòü òåðìè÷åñêîé ýìèññèè íî-
ñèòåëåé ñ ÃÓ â îäíó èç çîí en(ep) äëÿ ñëó÷àÿ en>>ep
ðàâíà
1
c exp .T
n n n T
E
e N
kT
− = σ ν ⋅ − = θ
Çäåñü vn � òåïëîâàÿ ñêîðîñòü ýëåêòðîíîâ, θT � âðå-
ìÿ ðåëàêñàöèè çàïîëíåíèÿ ãëóáîêîãî óðîâíÿ ýëåêò-
ðîíàìè, îñòàëüíûå îáîçíà÷åíèÿ îáùåïðèíÿòûå.
Ñ ïîìîùüþ æå ìåòîäà ôîòîåìêîñòè èçìåðÿþò ñêî-
ðîñòè îïòè÷åñêîé ïåðåçàðÿäêè. Ñêîðîñòü òåðìè÷å-
ñêîé ýìèññèè íàõîäÿò èç èçìåðåíèé âåëè÷èíû áàðüåð-
íîé åìêîñòè îáðàòíî ñìåùåííîãî ð�n-ïåðåõîäà èëè
áàðüåðà Øîòòêè â ïðîöåññå èçìåíåíèÿ çàïîëíåíèÿ ãëó-
áîêèõ óðîâíåé ýëåêòðîíàìè èëè äûðêàìè. Èç çàâè-
ñèìîñòè lg(θT2)=f(1/T) íàõîäÿò ýíåðãèþ èîíèçàöèè
ÃÓ è ñå÷åíèå çàõâàòà íîñèòåëåé σn.
Èçìåðåíèå ñïåêòðîâ ÍÅÑÃÓ ïðîâîäèëîñü íà àâ-
òîìàòèçèðîâàííîé óñòàíîâêå, â êîòîðîé â êà÷åñòâå
èçìåðèòåëÿ åìêîñòè èñïîëüçîâàí ìîñò ïîëíûõ ïðî-
âîäèìîñòåé ÌÏÏ-300. Ðàáîòà óñòàíîâêè îñíîâàíà íà
èçìåðåíèè åìêîñòè äèîäà C(t) â ôèêñèðîâàííûå ìî-
ìåíòû âðåìåíè t1 è t2 ïîñëå âêëþ÷åíèÿ îáðàòíîãî
ñìåùåíèÿ, îïðåäåëåíèÿ ðàçíîñòè ∆Ñ=Ñ(t1)�C(t2) è
ðåãèñòðàöèè çàâèñèìîñòè ∆Ñ îò òåìïåðàòóðû.
Îïðåäåëåííûå òðåáîâàíèÿ ïðåäúÿâëÿþòñÿ è ê èñ-
ñëåäóåìûì îáðàçöàì. Îïòèìàëüíûì ñ÷èòàåòñÿ òà-
ln
[τ
0(
30
0/
T
)3/
2 ]
, 1
0�6
c
4
3
2
1
2 2,5 3 103/T, �1
Ni
Ti
W
Ta
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü âðåìåíè æèçíè äû-
ðîê â n-Si ñ ïðèìåñÿìè ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ
40
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 6
êîå ñîîòíîøåíèå, êîãäà êîíöåíòðàöèÿ êîìïåíñèðóþ-
ùåé ïðèìåñè Nt ìåíüøå êîíöåíòðàöèè ìåëêîé Nì,
ò. å. Nt/Nì<<1 (äëÿ íàøèõ èçìåðåíèé Nt/Nì≥10�4). Äëÿ
ñòðóêòóð íà êðåìíèè, ëåãèðîâàííîì W, Òà è Ti, ýòî
óñëîâèå íå âûïîëíÿåòñÿ, ïîýòîìó èññëåäîâàíèÿ ñïåê-
òðîâ çäåñü ìîãóò íîñèòü òîëüêî îöåíî÷íûé õàðàêòåð.
Èñõîäÿ èç ýòîãî ìû ïîäðîáíî îñòàíîâèëèñü íà èñ-
ñëåäîâàíèÿõ êðåìíèåâûõ ñòðóêòóð ñ ïðèìåñüþ íè-
êåëÿ.
Èññëåäóåìûå îáðàçöû n- è p-Ge ñîäåðæàëè â êà-
÷åñòâå ìåëêîé ïðèìåñè ñîîòâåòñòâåííî ñóðüìó èëè
ãàëëèé. Íèêåëü ââîäèëñÿ ïðè âûðàùèâàíèè êðèñòàë-
ëà. Äèîäíûå ñòðóêòóðû äëÿ èçìåðåíèé ïðåäñòàâëÿëè
ñîáîé áàðüåðû Øîòòêè (ïîëó÷åííûå íàïûëåíèåì Àu
èëè Sb íà n- è p-Ge, ñîîòâåòñòâåííî) è ð+�n-ïåðåõî-
äû íà n-Ge<Ni>, èçãîòîâëåííûå âæèãàíèåì In â âà-
êóóìå.
Íåñìîòðÿ íà áîëüøîå ÷èñëî ðàáîò, ïîñâÿùåííûõ
èññëåäîâàíèþ ÃÓ Ni â Ge è Si, ñâåäåíèÿ îòíîñèòåëü-
íî ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà Ni â íèõ íåîäíîçíà÷íû
[2�6]. Êðîìå òîãî, íàáëþäàåòñÿ áîëüøîé ðàçáðîñ
çíà÷åíèé ýíåðãèè èîíèçàöèè óðîâíåé íèêåëÿ â êðåì-
íèè. Ïî-âèäèìîìó, ýòî ñâÿçàíî ñ íåñîâåðøåíñòâîì
èñïîëüçîâàííûõ ìåòîäèê è ñëîæíîñòüþ ïîâåäåíèÿ
íèêåëÿ â êðåìíèè.
Ýêñïåðèìåíòû ïîêàçàëè, ÷òî äèôôóçèîííîå ëåãè-
ðîâàíèå Si<Ni> ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ òðåõ ãëóáî-
êèõ óðîâíåé àêöåïòîðíîãî òèïà ñ ýíåðãèÿìè èîíèçà-
öèè Åñ�0,20 ý (óðîâåíü À, ñì. ðèñ. 2), Åñ�0,41 ýÂ
(óðîâåíü Â) è Åv+0,18 ýÂ (óðîâåíü Ñ). Îïðåäåëåíû
ýôôåêòèâíûå ñå÷åíèÿ çàõâàòà îñíîâíûõ íîñèòåëåé íà
ýòè öåíòðû: σn=3,20·10�16 ñì2, σn=1,10·10�16 ñì2 è
σp=1,01·10�13 ñì2. Êîíöåíòðàöèè ýòèõ öåíòðîâ íàõî-
äÿòñÿ â ïðÿìîé çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû äèôôó-
çèè è ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ îáðàçöîâ ïîñëå âûñîêî-
òåìïåðàòóðíîé îáðàáîòêè (Nt≈1013�1014 ñì�3). ÃÓ
óðîâíåé D, Å è F îáëàäàþò íåçíà÷èòåëüíîé êîíöåíò-
ðàöèåé è íåñòàáèëüíû âî âðåìåíè.
Ñïåêòð ÍÅÑÃÓ, ïîêàçàííûé êðèâîé 3 íà ðèñ. 2,
ñíÿò äëÿ ð�n-ïåðåõîäà íà n-Si<Ni> â ðåæèìå èíæåê-
öèè [1, ñ. 25], êîãäà ãëóáîêèé óðîâåíü ÷àñòè÷íî ìîæíî
çàïîëíèòü íåîñíîâíûìè íîñèòåëÿìè ïóòåì ïðîïóñ-
êàíèÿ ïðÿìîãî òîêà.  ýòîì ñëó÷àå öåíòðû, êîòîðûå
ñîçäàþò ãëóáîêèå àêöåïòîðíûå óðîâíè Ñ è Å, íàõîäÿ-
ùèåñÿ â íèæíåé ïîëîâèíå çàïðåùåííîé çîíû êðåì-
íèÿ, êîìïåíñèðóþòñÿ èíæåêòèðîâàííûìè äûðêàìè,
âñëåäñòâèå ÷åãî óìåíüøàåòñÿ ïîëíûé çàðÿä àêöåïòî-
ðîâ, ÷òî ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ åìêîñòè. Ãëóáîêèé
óðîâåíü Ev+0,20 ýÂ, íàéäåííûé èç èçìåðåíèé âðåìå-
íè æèçíè íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé ñ ó÷åòîì îøèáêè
èçìåðåíèÿ, èìååò òó æå ïðèðîäó, ÷òî è óðîâåíü
Ev+0,18 ýÂ, îïðåäåëåííûé èç ÍÅÑÃÓ.
Èç èçìåðåíèé ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ Si<Ni>
îïðåäåëåíà âåëè÷èíà ýíåðãèè îïòè÷åñêîé èîíèçàöèè
ÃÓ íèêåëÿ, êîòîðàÿ íàõîäèòñÿ â óäîâëåòâîðèòåëüíîì
ñîãëàñèè ñî çíà÷åíèÿìè ýíåðãèè òåðìè÷åñêîé èîíè-
çàöèè.
Èçâåñòíî, ÷òî íèêåëü â ãåðìàíèè ÿâëÿåòñÿ äâîé-
íûì àêöåïòîðîì è îáðàçóåò äâà ÃÓ â çàïðåùåííîé
çîíå. Èç ñïåêòðîâ ÍÅÑÃÓ ìû òàêæå îáíàðóæèëè äâà
ÃÓ íèêåëÿ àêöåïòîðíîãî òèïà â ãåðìàíèè ñ ýíåðãèÿìè
èîíèçàöèè Åñ�0,30 ý è Ev+0,23 ý ñ σn=8,5·10-15 ñì2
è σp=9,7·10�13 cì2. Ñîïîñòàâëåíèå ïàðàìåòðîâ ÃÓ, à
òàêæå ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ Ge<Ni>, ñ ñîîò-
âåòñòâóþùèìè äàííûìè äëÿ Si<Ni> óêàçûâàåò íà
ñõîäñòâî â ïîâåäåíèè íèêåëÿ â êðèñòàëëàõ, èìåþ-
ùèõ ñòðóêòóðó òèïà àëìàçà, ò. å. Ni â Si òàêæå ÿâëÿåò-
ñÿ äâîéíûì àêöåïòîðîì (óðîâíè  è Ñ); ÃÓ Åñ�0,20 ýÂ
ñâÿçàí ñî ñòðóêòóðíûì äåôåêòîì, âîçíèêàþùèì ïðè
äèôôóçèè àòîìîâ íèêåëÿ.
Èññëåäîâàíî âëèÿíèå íèçêîòåìïåðàòóðíîãî
(T=100�600°C) îòæèãà (ÍÒÎ) íà ïîâåäåíèå àòîìîâ
íèêåëÿ â êðåìíèè è óñòàíîâëåíî, ÷òî ñîñòîÿíèÿ ýëåê-
òðè÷åñêè àêòèâíûõ öåíòðîâ íèêåëÿ â êðåìíèè óñòîé-
÷èâû âî âðåìåíè ïðè òåìïåðàòóðå íèæå 200°Ñ. Èç
àíàëèçà êèíåòèêè íèçêîòåìïåðàòóðíîãî îòæèãà ïðè
òåìïåðàòóðå âûøå 200°Ñ îöåíåíà ýíåðãèÿ òåðìè÷å-
ñêîé àêòèâàöèè îòæèãà ÃÓ ñ Åñ�0,41 ýÂ, ñîñòàâèâøàÿ
1,2�1,5 ýÂ. Íàáëþäàþùàÿñÿ êèíåòèêà îòæèãà îáúÿñ-
íåíà â ðàìêàõ ìîäåëè Ïåííèíãà. Óìåíüøåíèå êîí-
öåíòðàöèè ýëåêòðè÷åñêè àêòèâíûõ öåíòðîâ â ïðîöåñ-
ñå îòæèãà ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì íåçíà÷èòåëüíîãî ñìå-
ùåíèÿ óçåëüíûõ àòîìîâ íèêåëÿ â ìåæäîóçëèå.
Ñ öåëüþ èññëåäîâàíèÿ ðàäèàöèîííîé ñòîéêîñòè
áàðüåðíûå ñòðóêòóðû íà Si<Ni> áûëè ïîäâåðãíóòû
γ-îáëó÷åíèþ (èíòåíñèâíîñòü ïîòîêà êâàíòîâ
I=2,58·1012 êâ·ñì�2·ñ�1). Óñòàíîâëåíî, ÷òî γ-îáëó÷å-
íèå íå èçìåíÿåò êîíöåíòðàöèþ è ïàðàìåòðû ÃÓ íèêå-
ëÿ â n-Si è ïðèñóòñòâèå íèêåëÿ â ìàëûõ êîíöåíòðàöè-
ÿõ íå âëèÿåò íà ñêîðîñòü ðàäèàöèîííîãî äåôåêòîîá-
ðàçîâàíèÿ äî äîç 1018 êâ·ñì�2.
Ñ öåëüþ âûÿñíåíèÿ ñòðóêòóðû öåíòðà, âîçíèêàþ-
ùåãî ïðè äèôôóçèîííîì ëåãèðîâàíèè êðåìíèÿ íèêå-
ëåì, è åãî çàðÿäîâîãî ñîñòîÿíèÿ áûëè ïðîâåäåíû
èññëåäîâàíèÿ ïàðàìàãíèòíûõ ñâîéñòâ îáðàçóþùèõ-
∆C
, î
òí
. å
ä.
6
4
2
0
6
4
2
0
30
20
10
0
�1
�2
�3
50 100 150 200 250 300 Ò, Ê
À
Â
Ñ
D E F
A
B
C
E
1
2
3
Ðèñ. 2. Ñïåêòðû ÍÅÑÃÓ Si<Ni>:
1 � äëÿ ñòðóêòóð íà îñíîâå n-Si<Ni>; 2 � äëÿ ñòðóêòóð íà îñíîâå
ð-Si<Ni>; 3 � ñïåêòð äëÿ n-Si<Ni>, èçìåðåííûé â ðåæèìå èíæåêöèè
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 6
41
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ñÿ öåíòðîâ íèêåëÿ ñ ïîìîùüþ ÝÏÐ. Áûë îáíàðóæåí
íîâûé ñïåêòð ÝÏÐ-öåíòðîâ, ñâÿçàííûõ ñ íèêåëåì â
êðåìíèè n-òèïà ïðîâîäèìîñòè. Ýòîò ñïåêòð âîçíèêà-
åò îò öåíòðà â îòðèöàòåëüíîì çàðÿäîâîì ñîñòîÿíèè,
âêëþ÷àþùåãî àòîì íèêåëÿ â ïîëîæåíèè çàìåùåíèÿ.
Ïîêàçàíî, ÷òî ñèììåòðèÿ íàáëþäàþùåãîñÿ ïàðàìàã-
íèòíîãî öåíòðà è ïàðàìåòðû ñâåðõòîíêîãî âçàèìîäåé-
ñòâèÿ íàõîäÿòñÿ â ñîãëàñèè ñ ìîäåëüþ Óîòêèíñà äëÿ
èîíîâ ïåðåõîäíûõ ìåòàëëîâ â êðåìíèè.
 ðàáîòå èññëåäîâàëèñü òàêæå íåñòàöèîíàðíûå
ýëåêòðîííûå ïðîöåññû â ÌÄÏ-ñòðóêòóðàõ íà
îñíîâå Si ñ öåëüþ ðàçðàáîòêè íîâûõ ïðèáîðîâ íà èõ
îñíîâå. Èññëåäóåìûå ñòðóêòóðû ïîëó÷åíû íà îñíî-
âå Si n- è ð-òèïîâ, ëåãèðîâàííûõ ñîîòâåòñòâåííî ôîñ-
ôîðîì è áîðîì, ñ èñõîäíûì ρ=0,005�20 Îì·ñì.
Îêèñåë ïîëó÷åí òåðìîîáðàáîòêîé Si-ïëàñòèí ïîñëå-
äîâàòåëüíî â ñóõîì, âëàæíîì è ñóõîì êèñëîðîäå
(«ñîñòàâíîé» îêèñåë). Òîëùèíà ïîëó÷åííûõ îêèñ-
ëîâ ñîñòàâèëà 0,4�0,8 ìêì. Ïîñëå íàïûëåíèÿ àëþ-
ìèíèÿ ñ ïîìîùüþ ôîòîëèòîãðàôèè ôîðìèðîâàëèñü
çàòâîðû ðàçëè÷íîãî äèàìåòðà.
 [7] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïðè ïðèëîæåíèè ê ñòðóê-
òóðå Al�SiÎ2�nSi íåêîòîðîãî ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ
(Uêð) îíà èç âûñîêîîìíîãî ñîñòîÿíèÿ ïåðåêëþ÷àåòñÿ
â íèçêîîìíîå. Ïðè ýòîì â ðåçóëüòàòå ýëåêòðè÷åñêîãî
ïðîáîÿ äèýëåêòðèêà â òîíêîé ïëåíêå SiÎ2 îáðàçóåòñÿ
òîêîïðîâîäÿùàÿ àëþìèíèåâàÿ äîðîæêà (êàíàë), è ðàñ-
ïëàâëåííûé àëþìèíèé ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêî-
ãî ïîëÿ Åêð=(4�6)·106 ·ñì�1 è òåïëà, âûäåëÿåìîãî
ïðè ïåðåêëþ÷åíèè ñòðóêòóðû, äèôôóíäèðóåò â n-Si,
èçìåíÿÿ òèï åãî ïðîâîäèìîñòè, ò. å. îáðàçóåòñÿ ð�n-
ïåðåõîä. Îáðàçîâàíèå ð�n-ïåðåõîäà ïðîèñõîäèò çà
î÷åíü êîðîòêîå âðåìÿ áåç äëèòåëüíîé âûñîêîòåìïå-
ðàòóðíîé äèôôóçèè, ÷òî èñêëþ÷àåò çàãðÿçíÿåìîñòü
êðåìíèÿ â ïðîöåññå òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé. Òà-
êîé ð�n-ïåðåõîä èìååò êîýôôèöèåíò âûïðÿìëåíèÿ ïî-
ðÿäêà 104�106 ïðè Uïð=1 Â.
Îáðàçîâàíèå ð�n-ïåðåõîäà ïîäòâåðæäåíî ýëåêò-
ðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèìè èññëåäîâàíèÿìè. Ñâèäå-
òåëüñòâîì ýëåêòðîäèôôóçèè àëþìèíèÿ â n-Si è îáðà-
çîâàíèÿ îáëàñòè ð-òèïà ïðîâîäèìîñòè íåïîñðåäñòâåí-
íî ïîä êàíàëîì (ò. å. òîêîïðîâîäÿùåé àëþìèíèåâîé
äîðîæêè â îêèñëå) ÿâëÿåòñÿ èçîáðàæåíèå ëîêàëü-
íîé îáëàñòè p-Si â ðåæèìå íàâåäåííîãî òîêà. Íàâå-
äåííûé òîê â ïîëóïðîâîäíèêå âîçíèêàåò ëèøü â òîì
ñëó÷àå, åñëè ãåíåðèðîâàííûå ýëåêòðîííûì ëó÷îì íå-
ðàâíîâåñíûå íîñèòåëè òîêà ðàçäåëÿþòñÿ âíóòðåííèì
âñòðîåííûì ïîëåì ñëîÿ îáúåìíîãî çàðÿäà (ÑÎÇ) ð�
n-ïåðåõîäà. Èçîáðàæåíèå îáúåêòà âîçíèêàåò â âèäå
èçìåíåíèÿ ÿðêîñòè ñâå÷åíèÿ ýêðàíà (ðèñ. 3).
Íà îñíîâàíèè ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé áûë
ïðåäëîæåí ñïîñîá èçãîòîâëåíèÿ ïåðåêëþ÷àòåëÿ íà
îñíîâå ñòðóêòóðû Al�SiO2�nSi. Â çàêðûòîì ñîñòîÿ-
íèè äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå Al�SiO2�nSi-
ñòðóêòóð èçìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ 5·1013�1011 Îì, â
ñîñòîÿíèè âûñîêîé ïðîâîäèìîñòè I=10�3À, è â ýòîì
ñîñòîÿíèè ñòðóêòóðà ìîæåò íàõîäèòüñÿ ïðîèçâîëüíî
äîëãî. Äëÿ âûêëþ÷åíèÿ ñòðóêòóðû íà íåå íåîáõîäè-
ìî ïîäàòü îäèíî÷íûé èìïóëüñ àìïëèòóäîé 50�100 Â
è äëèòåëüíîñòüþ 5�10 ìêñ.
Íàïðÿæåíèå ïåðåêëþ÷åíèÿ Uêð ëèíåéíî óâåëè÷è-
âàåòñÿ ñ ðîñòîì òîëùèíû îêèñíîãî ñëîÿ SiO2 (0,4�
0,8 ìêì) è ïðàêòè÷åñêè ñòàáèëüíî â èññëåäóåìîì
èíòåðâàëå òåìïåðàòóð. Ïåðåêëþ÷åíèå ïðîèñõîäèò çà
î÷åíü êîðîòêîå âðåìÿ (t<<1 ñ). ×èñëî ïåðåêëþ÷å-
íèé ñîñòàâëÿåò 106�107 ðàç.
Ïðè èçãîòîâëåíèè òàêîãî ïåðåêëþ÷àòåëÿ èñêëþ-
÷àåòñÿ äëèòåëüíûé âûñîêîòåìïåðàòóðíûé îòæèã äëÿ
äèôôóçèè ïðèìåñåé â ïîëóïðîâîäíèêå, ïðèâîäÿùèé
ê âîçíèêíîâåíèþ òåðìè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé, ñòðóê-
òóðíûõ äåôåêòîâ è ê áîêîâîé äèôôóçèè ïîä çàùèòíûé
ñëîé îêèñè ïðè ïðèìåíåíèè ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè.
Íà îñíîâå èññëåäóåìîé ñòðóêòóðû ïðåäëîæåíà
òàêæå ÿ÷åéêà ïàìÿòè (ïðîãðàììèðóåìûé çàïîìèíàþ-
ùèé ýëåìåíò), êîòîðàÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïîñëåäî-
âàòåëüíî ñîåäèíåííûå ýëåêòðîííûé êëþ÷ è ïîëóïðî-
âîäíèêîâûé äèîä, îáðàçóþùèåñÿ ïîä êîíòàêòîì çà-
òâîðà â ïðîöåññå îäíîé òåõíîëîãè÷åñêîé îïåðàöèè �
ïåðåíîñà òèïîìåíÿþùåé ïðèìåñè ïðè Uêð èç êîíòàê-
òà çàòâîðà ÷åðåç êàíàëû â äèýëåêòðèêå â èñõîäíóþ
ïîäëîæêó.
Íåêîíòðîëèðóåìàÿ îáëàñòü ôîðìèðîâàíèÿ êàíàëà
(ïîä êîíòàêòîì çàòâîðà) ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íî áîëü-
øîé, ÷òî âåäåò ê çàìåòíîìó ðàçáðîñó ïàðàìåòðîâ
ñôîðìèðîâàííûõ ýëåêòðîäèôôóçèåé ð�n-ïåðåõîäîâ.
Ïîýòîìó ïðåäëîæåíà êîíñòðóêöèÿ äèîäíîé ìàòðèöû
(ÄÌ, ðèñ. 4) ñ ïðåäâàðèòåëüíî çàäàííîé ëîêàëüíîé
îáëàñòüþ îáðàçîâàíèÿ êàíàëà â òîíêîì îêèñëå (ñëîé 2)
òîëùèíîé 0,15�0,3 ìêì ïîä ýëåêòðîäîì çàòâîðà 4.
Ìàêñèìàëüíûé ðàçáðîñ âåëè÷èíû ïàäåíèÿ íàïðÿæå-
íèÿ â ÄÌ èç 6 äèîäîâ ∆Uïð.max=20 ì (Iïð=1 ìÀ) ïðè
ñðåäíåì ðàçáðîñå ∆Uïð.ñð.=5 ìÂ. Íàïðÿæåíèå òîêî-
âîé îòñå÷êè äëÿ âñåõ äèîäîâ â ìàòðèöå îäèíàêîâî
Ðèñ. 3. Ìèêðîôîòîãðàôèÿ ð�n-ïåðåõîäà, îáðàçîâàííîãî
â Al�SiO2�nSi�M-ñòðóêòóðå ïðè åå ïåðåêëþ÷åíèè â ðå-
æèìå íàâåäåííîãî òîêà ïðè U0=34 ê (×1800)
3
2
1
5 7 6 5
3
4
Ðèñ. 4. Ïîïåðå÷íûé ðàçðåç äèîäíîé ìàòðèöû ñî ñòðóê-
òóðîé Al�SiO2�nSi�Ì:
1 � n-Si; 2, 4 � ïåðâûé è âòîðîé ñëîè SiO2; 3 � äèñêðåòíûé
êîíòàêò (çàòâîð); 5 � ð-îáëàñòü; 6, 7 � îáùèå êîíòàêòû
42
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 6
(∆Uîòñ=0,85 B ïðè Ò=300 Ê). Ðàçáðîñ ïðÿìîãî ïàäå-
íèÿ íàïðÿæåíèÿ äèîäîâ â ìàòðèöå â îñíîâíîì îáóñ-
ëîâëåí ðàçáðîñîì ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
áàçû, ìîäóëèðîâàííîãî áëàãîäàðÿ èíæåêöèè íåîñíîâ-
íûõ íîñèòåëåé â n-Si.
Ïðåäëîæåííûå êîíñòðóêöèè è òåõíîëîãèÿ èçãîòîâ-
ëåíèÿ ÄÌ ïîçâîëÿþò çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èòü ÷èñëî
ýëåìåíòîâ íà åäèíèöó ïëîùàäè ïðè èäåíòè÷íûõ ïà-
ðàìåòðàõ ïðÿìîãî ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïðè ôèêñèðî-
âàííîì Iïð.
* * *
Òàêèì îáðàçîì, èññëåäîâàíèå íåñòàöèîíàðíûõ
ýëåêòðîííûõ ïðîöåññîâ â áàðüåðíûõ ñòðóêòóðàõ ïî-
êàçàëî, ÷òî ñîñòîÿíèå ýëåêòðè÷åñêè àêòèâíûõ öåíò-
ðîâ íèêåëÿ â êðåìíèè óñòîé÷èâî âî âðåìåíè ïðè òåð-
ìîîáðàáîòêå íèæå 200°C. Íà÷èíàÿ ñ 300°Ñ íàáëþäà-
åòñÿ îòæèã ýòèõ öåíòðîâ. Ïàðàìåòðû è êîíöåíòðàöèÿ
óðîâíåé Ni â Si â ïðîöåññå γ-îáëó÷åíèÿ â èíòåðâàëå
äîç äî 2·1018 êâ·ñì�2 íå èçìåíÿþòñÿ, è ïðèñóòñòâèå
îòíîñèòåëüíî ìàëîãî êîëè÷åñòâà ìåæäîóçåëüíûõ àòî-
ìîâ íèêåëÿ íå âëèÿåò íà ñêîðîñòü ðàäèàöèîííîãî
äåôåêòîîáðàçîâàíèÿ.
Ïðåäëîæåíû ñïîñîáû èçãîòîâëåíèÿ ïîëóïðîâîä-
íèêîâîãî ïåðåêëþ÷àòåëÿ, ÿ÷åéêè ïàìÿòè è äèîäíîé
ìàòðèöû ñ èäåíòè÷íûìè ïàðàìåòðàìè (ïî Uïð) íà îñ-
íîâå Al�SiÎ2�ïSi�M-ñòðóêòóðû.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Áåðìàí Ë. Ñ., Ëåáåäåâ À. À. Åìêîñòíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ ãëó-
áîêèõ öåíòðîâ â ïîëóïðîâîäíèêàõ.� Ë.: Íàóêà, 1981.
2. Chiavorotti G. P., Conti M. Characterization of properties of
nickel in silicon using thermally stimulated capacitance method //
Solid State Electronics.� 1977.� Vol. 20.� P. 907�909.
3. Indusckhar H., Kumar V. Electrical properties of nikel-related
deep levels in silicon // J. Appl. Phys.� 1987.� Vol. 61, N 4.�
P. 1449�1455.
4. Lemke H. Dotierung seigenschaften von nickel in silicium //
Phys. Stat. Sol.� 1987.� Vol. 99.� P. 205�213.
5. Êîòèíà È. Ì., Êóðÿòêîâ Â. Â. Åìêîñòíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ
ãëóáîêèõ öåíòðîâ Cu, Au, Ag è Ni â ãåðìàíèè // ÔÒÏ.� 1987.�
T. 21, âûï. 6.� Ñ. 1039�1043.
6. Ôèñòóëü Â. È. Àòîìû ëåãèðóþùèõ ïðèìåñåé â ïîëóïðîâîä-
íèêàõ.� Ì.: Ôèçìàòëèò, 2004.
7. Iskender-zade Z. A., Abdullaev A. G., Jafarova Å. À., Akhundov
M. R. Investigation of p-n junctions in n-Si obtained by electro-
migration of Al through a thin SiO2 film // Solid State Communi-
cations.� 1984.� Vol. 49, N 3.� P. 273�276.
ÂÛÑÒÀÂÊÈ. ÊÎÍÔÅÐÅÍÖÈÈ
ÌÃÒÓ èì. Í. Ý. Áàóìàíà
è ÎÀÎ Öåíòðàëüíûé íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèé òåõíîëîãè÷åñêèé
èíñòèòóò "ÒÅÕÍÎÌÀØ"
îðãàíèçóþò è ïðîâîäÿò â ñåíòÿáðå 2007 ãîäà íà áàçå Ìîñêîâñêîãî
ãîñóäàðñòâåííîãî òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà èì. Í. Ý. Áàóìàíà
XIII Ìåæäóíàðîäíóþ íàó÷íî-òåõíè÷åñêóþ êîíôåðåíöèþ
"ÂÛÑÎÊÈÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÎÑÒÈ ÐÎÑÑÈÈ"
(ÌÀÒÅÐÈÀËÛ È ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÎÉ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
È ÌÈÊÐÎÔÎÒÎÍÈÊÈ)
Ñïðàâêè ïî å-mail:
belyanin@tehnomash.ru
samoyloviñh@tehnomash.ru
Áåëÿíèí Àëåêñåé Ôåäîðîâè÷
Ñàìîéëîâè÷ Ìèõàèë Èñààêîâè÷
Ìèíèñòåðñòâî âûñøåãî è ñðåäíåãî ñïåöèàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ Ðåñïóáëèêè Óçáåêèñòàí,
Ôèçè÷åñêèé ôàêóëüòåò Íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà Óçáåêèñòàíà èì. Ìèðçî Óëóãáåêà
îðãàíèçóþò 1�3 ôåâðàëÿ 2007 ãîäà â ã. Òàøêåíòå
Ìåæäóíàðîäíóþ êîíôåðåíöèþ
"ÍÅÐÀÂÍÎÂÅÑÍÛÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ Â ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÀÕ
È Â ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂÛÕ ÑÒÐÓÊÒÓÐÀÕ"
Ïðåäïîëàãàåòñÿ çàñëóøàòü äîêëàäû ïî ñëåäóþùèì íàïðàâëåíèÿì:
1. Ôîòîýëåêòðè÷åñêèå ÿâëåíèÿ â ïîëóïðîâîäíèêàõ.
2. Òåðìî- è òåíçîýëåêòðè÷åñêèå ÿâëåíèÿ â ïîëóïðîâîäíèêàõ.
3. Ïîâåðõíîñòíûå êèíåòè÷åñêèå ýôôåêòû â ïîëóïðîâîäíèêàõ.
4. Ìåòîäû êîíòðîëÿ ïàðàìåòðîâ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ è ïðèáîðîâ.
5. Íàíîýëåêòðîíèêà è ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû â íàíîðàçìåðíûõ ñòðóêòóðàõ.
6. Ìåòîäèêà ïðåïîäàâàíèÿ ôèçè÷åñêèõ äèñöèïëèí.
700178, ã. Òàøêåíò, Óçáåêèñòàí, ÂÓÇ ãîðîäîê, ÍÓÓç èì. Ì. Óëóãáåêà, Ôèçè÷åñêèé ôàêóëüòåò.
Òåë. 396-08-94, 396-02-32
E-mail: vlasov@uzsci.net, omamatkarimov@nuuz.uzsci.net
|