Диссертация (1149284), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Данные ГУ могут значительнымобразом усложнить анализ результатов для ГУ центров на интерфейсе СП. Последнееобусловлено тем, что малая глубина залегания интерфейса СП, приводит к необходимостиприкладывать положительный импульс [20] для изменения зарядового состояния центров,что с большой вероятностью приведёт к перезарядке центров и в приповерхностной области,и, как следствие, в DLTS спектре будут присутствовать пики ГУ от обоих наборов.В данной работе, главным образом, исследовались диоды на базе p-Si изготовленныетремя способами: ионное распыление Ti мишени, термическое испарение Ti электроннымпучком и резистивное термическое испарение Ti.

Основные различия в спектрах DLTS длякаждого типа диодов демонстрируются ниже.1126.1 ГУ приповерхностной области контрольных образцовИсследованию ГУ, возникающих в процессе изготовления металлических контактов,посвящено немалое количество работ [199; 200; 201], главным выводом которых является то,что все известные методы распыления металлов, за исключением резистивного термическогоиспарения,приводяткгенерациидефектоввузкойприповерхностнойобластиполупроводников, а возникающие центры являются либо комплексами СТД, либо C/Oсодержащими центрами.Рис.44СпектрыКонцентрация (~C/C3),см-2диодов,1.5x1010EBISTEsp41.0x1010приготовленныхразличнымиспособами(электронноеиспарение(EB), ионное распыление(IS)ииспарениеsp5sp00.0термическое(TE)Условия5.0x109sp6спектровsp3sp1 sp250100титана).измеренийуказанынарисунке. Величина сигнала(Voff=-1В; Vp=+3В; Ti=50мкс; ti=1мкс; мкс)0DLTS150200250300Температура, KDLTSприведенакконцентрации ГУ согласновыражению (4).В настоящей работе использовались различные техники изготовления контактов длядиодов Шоттки, а типичные для них спектры DLTS, представлены на Рис.44.

Для удобствасравнения данных спектров со спектрами ГУ на интерфейсе СП, концентрация ГУрассчитывалась согласно выражению (4), где xd=170 нм, то есть соответствует глубинезалегания СП интерфейса. Последнее, конечно же, некорректно, поскольку дефекты,сгенерированныевпроцессеизготовленияконтактов,локализованывузкойприповерхностной области от 0 до xs~10 нм. Оценку истинной суммарной концентрации ГУдля электронного и ионного распыления можно провести согласно выражению:N C  Vqxs A(9)113что, учитывая величину «ступеньки» на ВФХ при низких температурах (ΔV~1В при 40 K),даёт величину NΣ~1017 см-3.Результаты DLTS Рис.44 находятся в качественном соответствии с литературнымиданными, а именно отсутствие ГУ в случае резистивного термического испарения Ti; и серияиз нескольких пиков (sp0-sp6) в случае электронного испарения и ионного распыления Ti.Для ионного распыления Ti, ко всему прочему наблюдается растущий с понижениемтемпературы фоновый сигнал. Природа данного фонового сигнала неизвестна, более того,упоминаний о нём в литературе не найдено.6.2 ГУ на интерфейсе СПРезистивное термическое испарение (РТИ).

На Рис.45 представлены спектры DLTSдиодов, изготовленных резистивным термическим испарением Ti. Поскольку в контрольныхобразцах приготовленных подобным образом каких-либо ГУ нет, то можно с уверенностьюсказать, что наблюдаемые здесь уровни принадлежат исключительно электрически активнымцентрам на интерфейсе СП и его окрестности. Согласно этим данным, в спектре можновыделить ряд пиков: мелкие низкотемпературные уровни Sh1 и Sh2 и плохо разрешаемые ГУB, F0, F1, F из широкого температурного диапазона 100-250 K.6.0x1010twКонцентрация, см-2Sh24.0x1010Sh12.0x10F10twРис.45 Спектры DLTS диодовtwс СП интерфейсом различнойtwразориентации,twtwF1Bизготовленныхрезистивнымтермическимиспарением.Условия измерений спектровF0указаны на рисунке, углыразориентации СП пластин в0.0Voff=-1В; Vp=+1..4В; Ti=50мкс; ti=1мкс; мкс050100150200250Температура, K300подписи к рисунку350114Сигнал обратной полярности в окрестности 240-280 K вызван, по всей видимости,инжекциейнеосновныхносителейизметаллическогоконтактаприприложениизаполняющих импульсов в прямом направлении диода, как это обсуждалось ранее [202].Далее сигнал DLTS обратной полярности не обсуждается.Величина заполняющего импульса варьировалась от Vp=+1 В, в случае контрольногодиода (αtw=0º), до Vp=+4 В, для диодов с СП интерфейсом.

Заполняющий импульс выбирался,исходя из низкотемпературных измерений ВФХ (Рис.46), и отвечал условиям заполнениявсех ГУ на интерфейсе СП. При измерениях СП в условиях низких температур (40 K) наВФХ наблюдает «ступенька», отвечающая пиннингу уровня Ферми на ГУ, а её окончаниесоответствует полному их заполнению [203].Ёмкость, пФ600tw=0o40Ktw=2,4otw=2,9o400Рис.46 ВФХ, измеренные приtw=4,1oтемпературеtw=4,7otw=4,25oдемонстрирующие40 K,и«ступеньку»пиннинга уровня Ферми ГУ в200СП.0-12-8-40Смещение , В4Отметим также, что в диодах с «малыми» углами разориентации СП, общаяинтенсивность мелких уровней преобладает над прочими, с увеличением же параметра αtwсоотношение постепенно меняется в пользу ГУ из высокотемпературного диапазона.

Болеетого, наблюдается антикорреляция между мелкими уровнями и высокотемпературным ГУ F взависимости от угла разориентации, то есть чем больше суммарная интенсивность сигнала отодних, тем меньше сигнал у другого, и наоборот.Однако диоды, изготовленные резистивным термическим испарением, не подходятдля изучения влияния низкотемпературных отжигов на концентрацию дислокационных ГУ.115Главным образом, это связанно со значительным нагревом образца при формированииконтакта из-за прямого воздействия ИК излучения от расплава напыляемого металла.Испарение электронным пучком.

Для спектров образцов, изготовленных электронными термическим испарением, в большинстве случаев, имеется качественное соответствие другдругу.НекоторыеразличиянаблюдаютсявинтенсивностяхпиковDLTSотвысокотемпературных ГУ, а также возможно наложение сигнала от наиболее интенсивныхприповерхностных ГУ. Различия в интенсивностях вызваны разноудалённостью образцовпри формировании контактов различными методами и, как следствие, различной степеньюразогрева поверхности и связанной с этим пассивацией.

Степень нагрева здесь всё такжевелика, что неприемлемо для проведения последующих низкотемпературных отжигов.Ионное распыление (ИР). В случае ионного распыления Ti мишени (Рис.47), для всехимеющихся в распоряжении пластин наблюдается преобладание высокотемпературных ГУнад мелкими дислокационными уровнями. Большая концентрация высокотемпературных ГУприводит к необходимости значительного увеличения амплитуды заполняющего импульсаКонцентрация, см-2F0tw1.5x1011twtw1.0x1011Sh15.0x1010BSh2F1F0.0Voff=-1В; Vp=+1..6В; Ti=50мкс; ti=1мкс; мкс050100150200250300350Температура, KРис.47 Сравнение спектров DLTS, изготовленных ионным (ИР) и резистивным термическимиспарением (РТИ) Ti. Жирная линия – ИР, тонкая линия – РТИ.

Важно отметить, что во всёминтервале температур величина сигнала DLTS от контрольных образцов более чем на порядокменьше, чем сигнал от дислокационных.116для заполнения мелких уровней, при этом интенсивности от Sh1 и Sh2 остаются на том жеуровне, что и ранее, с поправкой на фоновый сигнал (серая кривая). Важно отметить, что вовсём интервале температур величина сигнала DLTS от контрольных образцов более чем напорядок меньше, чем сигнал от дислокационных СП.Повышенную интенсивность сигнала DLTS от высокотемпературных ГУ можносвязать с отсутствием прямого воздействия ИК излучения при ионном распылении, врезультате чего температура поверхности образца не поднимается и процесс пассивации неактивируется.6.3 Низкотемпературные отжиги ГУ на интерфейсе СПДля исследования влияния низкотемпературных отжигов на спектр ГУ в СП, быливыбраны диоды, изготовленные ионным распылением Ti (Рис.48).

Низкотемпературныеотжиги проводились в режиме RBA-процедуры, температура при этом не превышала 380K.Смещение варьировалось в пределах 0-30В, различий в спектрах после RBA-процедур сиспользованием различных обратных смещений выявлено не было. Величина заполняющегоимпульса была выбрана исходя из условий полного заполнения высокотемпературных ГУ(начало заполнения мелких уровней).Из Рис.48 видно, что реакция на отжиги у различных электрически активных центровне одинаковая.

Наиболее интенсивный пик ГУ F0 в течение 3 часовой RBA-процедурыэкспоненциально спадает в 2-4 раза, но не пропадает окончательно. Пик F1 ведёт себяаналогично, за тем исключением, что из-за относительно небольшой интенсивности ужечерез полчаса отжига он теряется на фоне пика F. Количество центров, подверженныхпассивации, оценивается при этом около 1011 см-2, что находится в хорошем согласии сколичеством водорода, переходящего из слабосвязанного в сильносвязанное состояния припредварительных отжигах без внешнего смещения, рассматриваемых в предыдущих главах.Пики B и F, напротив, не подвержены низкотемпературным отжигам/пассивации.Интенсивность мелких уровней и вовсе возрастает, но в данном случае это связанноисключительно с улучшением условий заполнения дырками данных центров, что в своюочередь, связано уменьшением концентрации более глубоких центров на СП при отжиге,которые препятствуют заполнению более мелких.

Отметим, что по мере отжига спектры117DLTS для образцов, изготовленных ионным распылением Ti, всё более и более напоминают0 мин1.5 мин5 мин10 мин30 мин60 мин120мин180мин1.0x1011Sh15.0x1010BF0.0F00501001502002503001.0x10115.0x1010F1Sh2350Voff=-1В; Vp=+2В; Ti=50мкс; ti=0.5мкс; мкс0Температура, Kа)FSh10.0Voff=-1В; Vp=+2В; Ti=50мкс; ti=0.5мкс; мкс0 мин10 мин30 мин60 мин120 мин180 мин300 минRBA (380K, -10B)-2F0RBA (380K, -10B)Концентрация, смКонцентрация, см-2соответствующие спектры образцов, полученных резистивным термическим испарением.50100150200250300350Температура, Kб)Рис.48 Эволюция спектров DLTS, изготовленных ионным распылением Ti, при проведении RBAпроцедуры а) СП αtw=2,9º б) СП αtw=4,25º, изготовленных ионным распылением Ti. Условияизмерений спектров и RBA-процедуры указаны на рисунках.В действительности, всё указывает на то, что суммарная интенсивность пиков отмелких уровней для каждой СП величина постоянная, и остаётся таковой вне зависимости отспособа изготовления Шоттки контактов или условий низкотемпературных отжигов (Рис.48),а относительная интенсивность DLTS компонент Sh1 и Sh2, при этом может нескольковарьироваться.6.4 Отжиги ГУ на интерфейсе СПДля демонстрации влияния высокотемпературных отжигов на спектр ГУ в СП, быливзяты диоды, изготовленные электронным испарением Ti.

На Рис.49 представлены DLTSспектры для случая «малых» и «больших» углов разориентации СП. Отжиги проводилисьдля серии образцов в вакуумной камере поста непосредственно перед формированиемконтакта.Согласно данным спектрам пики ГУ F0 и F1 практически полностью исчезают уже при200ºС. В тоже время пик от ГУ B почти не реагирует на отжиги, сохраняя концентрациисоответствующих центров на уровне 2,6×109 см-2 в не зависимости от угла разориентацииСП.118Sh2Концентрация, см-26.0x10104.0x1010RT200oC500oCSh12.0x1010BF0ss5FРис.49 Спектры DLTS диодов0.0с СП интерфейсом: а) αtw=2,9º50100150200250300Температура, Kи б) αtw=4,7º, изготовленныхэлектронным испарением Ti.Перед напылением каждый иза)образцов 3 часа отжигался ввакууме. Условия измеренийКонцентрация, см-2спектровRT200C500C6.0x1010Sh14.0x1010итемпературыотжигов указаны на рисунке.Условияпроведения(VB=-1 В, Vp=3 В, Tp=50 мкс,Tp=1 мкс, τ=2,7 мкс).F2.0x1010F0Sh2F1B0.0050100150200Температура, Kб)250300DLTS119Сигнал от пика ГУ F, для представленного образца с «малым» углом (αtw= 2,9º)разориентации, практически отсутствует, но ярко представлен в высокоугловом образце(αtw= 4,7º).

Характеристики

Список файлов диссертации