Влияние легирования цинком на свойства моп-структур часть 4

а) зонная диаграмма; б) распределение заряда; в) электрическое поле; г) потенциал. Где Q0t — эффективная поверхностная плотность этого заряда, приведенная к единице площади границы раздела Si-SiO2; r0t — истинная объемная плотность заряда, захваченного в окиси. Результирующий смещение напряжения плоских зон DVfb, обусловленный всеми компонентами зарфду в окиси DVfb = DVf + DVm + DV0t = Q0 / Ci где Q0 = Qf + Qm + Q0t — сумма эффективных, зарядов на единицу площади распределения Si-SiO2. В идеальной МДП-структуре разница работы выхода электрона из металла и полупроводника равна 0 jms = jm — (x + Eg / 2q-yb). Если эта разница отличная от 0, а кроме того, в диэлектрике МДП-структуры присутствует заряд Q0, С-V-характеристики реальной МДП-структуры будут сдвинуты вдоль оси напряжений относительно идеальной С — V — кривых на величину Vfb = jms — Q0 / Си = jms — (Qf + Qm + Q0t) / Ci что называется сдвигом напряжения плоских зон. Установлено, что ширина запрещенной зоны SiO2 примерно равна 9 эВ, а сродство к электрону qXi = 0.9 эВ. Работа выхода из металла в МОП-структурах | обычно определяется по результатам фотовидклику или вольт-фарадных характерик. Высота энергетического барьера на границе Si-SiO2 практически не зависит от кристаллической ориентации подложки (в пределах погрешности 0.1еВ) Разница работ выхода ms может составлять ощутимую меру наблюдаемого смещения напряжений плоских зон МОП-структуры, и поэтому ее необходимо учитывать при оценках величины фиксированного заряда окисла смещением С-V — характеристик. 1.3. геттерирования ДЕФЕКТОВ В ТЕХНОЛОГИИ полупроводников ВИХПРИЛАДИВ. Одной из важнейших задач полупроводниковой электроники является обеспечение высокой степени чистоты и совершенства кристаллической структуры полупроводниковых материалов, используемых для производства дискретных приборов и интегральных микросхем. Современная технология обеспечивает получение практически бездислокационных монокристаллов полупроводников. Но при этом резко возрастает роль точечных дефектов-вакансий, примесных атомов и их кластеров. При отсутствии дислокаций, что является стоком для точечных дефектов, в ходе технологического процесса изготовления приборов происходит постоянное увеличение концентрации вакансий и нежелательных примесей натрия, калия, меди, золота и др.,
Прием кабеля Москва

В полупроводниковом материале. Наличие точечных дефектов и их кластеров приводит к ухудшению характеристик полупроводникового материала, деградации параметров приборов, способствует образованию структурных дефектов при термической обработке. Во избежание нежелательного воздействия точечных дефектов разработаны методы, позволяющие накапливать их в нерабочих участках пластин или вообще выводить их из пластин полупроводника. Процесс вывода и дезактивации дефектов принято называть геттерирования. Этот термин впервые введен Готцбергом и Шокли по аналогии с геттером в вакуумных лампах, который используется для снятия следов остаточных газов при получении высокого вакуума. В применении к полупроводниковой технологии в геттерирования понимают • очистку объема полупроводника от швидкодифундуючих примесей; • предупреждения образования центров зарождения структурных дефектов; • сокращения ранее созданных структурных дефектов путем направленного движения точечных дефектов. Для геттерирования дефектов необходимо обеспечить подвижность точечных дефектов, отсюда любой метод геттерирования включает термообработку, температура и продолжительность которой достаточно для диффузии точечных дефектов с областей пластины, где формируются приборы, в область гетера. Существующие методы могут быть условно разделены на три основные группы, в которых геттерирования осуществляется с помощью • слоя полупроводникового материала с нарушенной кристаллической структурой; • нанесенного гетеруючого слоя; • термообработки в специальной среде. Одним из методов термообработки в специальной среде является термическое окисление кремния в хлорсодержащие среде Известно, что добавление небольшого количества (0,1% ... 6%) хлора или его соединений в окисляющих атмосферу приводит к уменьшению заряда и дефектов в окиси, снижению плотности поверхностных состояний на границе раздела кремний-диоксид кремния, повышению пробивного напряжения и стабильности МОП-струкгур и т. д. Кроме улучшения свойства окиси при «хлорной» окислении происходит значительное улучшение свойств кремния, на несколько порядков увеличивается время жизни неосновных носителей, уменьшается количество дефектов упаковки, улучшаются параметры полупроводниковых приборов. Изучение механизма геттерирования при «хлорной» окислении показало, что улучшение параметров кремния и изготовленных из него приборов связано с нейтрализацией отрицательного влияния примесей щелочных, переходных и тяжелых металлов, которые, взаимодействуя с хлором, или изымаются из поверхности кремния в виде летучих соединений, или превращаются в нейтральные комплексы, уже не влияют на характеристики приборов. Примеси золота и металлов платиновой группы трудно гетеруються хлорсодержащие атмосферой, что, наверное, связано с термодинамической нестабильностью хлоридов при высоких температурах. Применение хлора и хлористого водорода при термическом окислении осложняется из-за высокой реакционной способности этих реагентов. Поэтому исследовалась возможность их замены другими, менее химически активными газами, например трихлорэтаном четыреххлористый углерод, трихлорэтилен, что по своему действию на окись подобные хлора или хлористого углерода. Самыми эффективными и безопасными в эксплуатации является трихлорэтан и трихлорэтилен. На рис.1.3.1. показана схема установки для окисления пластин с использованием трихлорэтилена. При высокой температуре трихлорэтилен распадается с образованием целого ряда продуктов: 4С2HCl3 + 9O2 2Н2О + 6Сl2 + 8CO2 2H2O + 2Cl24HCl + O2 Наличие воды в продуктах пиролиза трихлорэтилена приводит к увеличение скорости роста окиси, а присутствие хлора и хлористого водорода обеспечивает геттерирования примесей металлов. Экспериментально установлено, что окисление с добавками трихлорэтилена улучшает параметры МОП-структуры, снижает токи потерь диодов, уменьшает плотность и размер окислительных дефектов упаковки, причем увеличение концентрации трихлорэтилена приводит к уменьшению размеров дефектов упаковки, особенно заметному при высокой температуре окисления Рис. 1.3.1. Схема установки термического окисления кремниевых пластин 1 — пластины; 2-барботер; 3 — термостат; 4 — реакционная камера. . При определенном соотношении температуры окисления и концентрации трихлорстилену можно полностью избежать появления образования окислительных дефектов упаковки. Добавление небольшого количества трихлорэтилена позволяет погасить образования окислительных дефектов упаковки не только в процессе «хлорной» окисления, но и при следующем обычном окислении в сухом кислороде после снятия «хлорной» окиси. Это прямо указывает на то, что в процессе обработки в хлорсодержащие среде происходит геттерирования центров зарождения дефектов упаковки.