МДП-СТРУКТУРА И УЛЬТРАЗВУК Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК: 621.3.082.782

Кучкаров Б.Х. доцент

Наманганский Государственный Унивеситет

Кахаров М. доцент

Наманганский инженерно-технологический институт

Узбекистан, Наманган

МДП-СТРУКТУРА И УЛЬТРАЗВУК

Аннотация: Исследовано влияние ультразвука на МДП-Структуру типа. Показано, что улътразвукое воздействие приводит к уменьшению заряда при подложке.

Ключевые слова: МДП-Структур, ультразвуковое облучение, C-V, характеристики, релаксация.

Kuchkarov B.Kh. associate professor Namangan State University Kakharov M. associate professor Namangan Engineering and Technology Institute

Uzbekistan, Namangan

TIR STRUCTURE AND ULTRASOUND

Annotation: The effect of ultrasound on the MIS-type structure is investigated. It is shown that the ultrasonic effect leads to a decrease in the charge upon the substrate.

Key words: MIS Structures, ultrasonic irradiation, C-V, characteristics, relaxation.

Структуры типа металл - диэлектрик - полупроводник (МДП) на основе кремния в настоящее время являются основой полупроводникового прибора широкого класса и структурированным элементом интегральных схем. При этом особенности границы раздела «полупроводник -диэлектрик», являясь наиболее чувствительными к внешнему воздействию, могут оказывать существенное влияние на параметры, вносимые прибором и структурированным элементом [1]. Исследования влияния на параметры границ разреза такого влияния, как термическая обработка и ионизирующее облучение, обозначены достаточно много работ [2-5]. Что касается воздействий ультразвукового воздействия, то широкое толкование имеет то, что имеющихся данных не достаточно. Так, в работе [6,9] показано, что ультразвуковое воздействие может привести как к уменьшению, так и к

увеличению заряда, локализованного на участке межфазной границы -р^. В работе [8] показано, что ультразвуковое облучение приводит к перестройке напряженных валентных связей на скрывающей границе сечения полупроводник-стекло, с одновременным увеличением сечения захвата локализованного электрона на них. Свинцово-боросиликатные стекла лишены этих недостатков. Целью настоящей работы было изучение влияния ультразвукового воздействия на величину заряда прокатки, доступного в составе свинец - бор - силикатное стекло.

Тестовые структуры были изготовлены путем нанесения стекла на подложку из проводимости Б1, п-типа, с кристаллографической ориентацией <100>. Стекло наносили электрофорезом из суспензии, содержащей мелкодисперсную стеклянную партию (8Ю2-РЬ0-В20з-АЪ0з-Та205) и изопропиловый спирт, с последующим оплавлением при температуре 670-680 градусов по Цельсию и отжигом в кислороде. свободная атмосфера. Толщина полученных слоев стекла составляла ё=(2 ± 0,2)*10-4 см. Массовое содержание оксидов, входящих в состав стекла, составляло: БЮ2 - 30%; РЬ0-50%; В203 -15%. Исследованные стекла также содержали оксиды алюминия и тантала с массовой долей 5% и оксиды щелочных металлов №20 и №20, массовые доли которых не превышали 0,01%.

МДП-структуры были изготовлены методом вакуумного напыления алюминия на поверхность стеклянного слоя. Диаметр контрольных электродов составляет 3 мм. Структуры подвергались облучению продольными ультразвуковыми волнами на частоте 2,5 мГц мощностью 0,5 Вт в течение 40 минут, т.е. использовался эффект, аналогичный описанному в [8]. Акустическая линия между пьезоэлектрическим преобразователем и исследуемой структурой представляла собой жидкость.

В качестве основного метода исследования использовался метод изотермической релаксации емкости структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) в процессе увеличения заряда инверсионного. В соответствии с общепринятой моделью структуры МДП, зависимость емкости этой структуры от времени после импульсного увеличения приложенного напряжения (без учета влияния формирующего заряда инверсионного слоя) может быть выражена следующим соотношением:

С(1) = 88 оКС р (1)

К + х(1)С0 4 7

Здесь: К - площадь управляющего электрода, Со - емкость диэлектрического слоя, £ - диэлектрическая проницаемость полупроводника, £0 - электрическая постоянная, а - зависимость от времени ширина области пространственного заряда (ОПЗ) полупроводника. Значение Сб-определяется высокочастотной вольт-амперной характеристикой. Величина С(1) может быть найдена для каждого момента X из экспериментальной характеристики релаксации структуры МДП, используя выражения (1) и (2):

г

х =

Б

г

^хо + — |ехР

- 1- §

V N ) А (2)

Здесь: х - толщина слоя пространственного заряда полупроводника МДП-структуры; х0 - начальная толщина этого слоя; А - скорость генерации носителей заряда в объеме полупроводников; Б - скорость генерации поверхности заряда 0063 носителей; N - концентрация легирующей примеси.

Полученная расчетная зависимость ширины ОПЗ от времени может быть использована для определения значений скорости поверхностной и объемной генерации носителей заряда по сравнению с экспериментальной зависимостью.

Для изучения энергетического спектра объемных состояний, локализованных в кремнии, использовалась методика идентификации, для которой были изготовлены диоды Ли-п-81 типа Шоттки химическим удалением слоя стекла и вакуумным осаждением Ли.

Определено изменение скорости генерации поверхности с использованием формул (1) и (2), показанное на рис.5, тогда как в структурах МДП поверхностные генерируемые скорости в ультразвуковых волнах относительно малы по сравнению с испытательный образец, а время перехода к поверхностному генератору значительно сглаживается.

Рис. 5. Зависимость скорости генерации поверхности от времени s .

Разделение кристаллов по содержанию стекла может привести к уменьшению ширины и числа граничных фаз, а также к уменьшению скорости внешнего генерации. Чтобы исследовать эту гипотезу, слой Л1, который выполняет обслуживание химического электрода от МДП, был удален, и поверхностные слои антихолических паров удалены. Затем была получена микрофлора поверхности стекла.

Вывод

Исходя из этих результатов, при воздействии на частоте 2,5 МГц мощностью 0,5 Вт в течение 40 минут на структуры Al-n-Si-стекло-A1 приводит к снижению интегральной плотности локализованных электронных состояний на граница раздела фаз полупроводник - стекло и

поверхностное электронное состояние полупроводника не влияют на энергетический спектр, а скорость генерации поверхности уменьшается.

Использованные источники:

1. Pershenkov V.S., Popov V.D., Shalimov A.V. The surface radiation effects in IMS. Energoatomizdat, 1988. P.187.

2. ГГ Гулямов, НЮ Шарибаев, Определение дискретного спектра плотности поверхностных состояний моп-структур Al-SiO2-Si, облученных нейтронами//Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 13-13

3. G Gulyamov, NY Sharibaev, Determination of the density of surface states at the semiconductor-insulator interface in a metal-insulator-semiconductor structure//Semiconductors 45 (2), 174-178.

4. Г Гулямов, НЮ Шарибаев, Определение плотности поверхностных состояний границы раздела полупроводник-диэлектрик в МДП структуре//Физика и техника полупроводников 45 (2), 178-182

5. G Gulyamov, IN Karimov, NY Sharibaev, UI Erkaboev, Opredelenie plotno sti pove r hnostnyh sostoyanij na granicy raz de la poluprovodnikdielektrik v stru ktu rah AlSiO2 Si i AlSiO2nSi< Ni> pri niz koj temperature//Uzbek Journal of Physics 12 (3), 143-146

6. G Gulyamov, NY Sharibaev, UI Erkaboev, The temperature dependence of the density of states in semiconductors//World Journal of Condensed Matter Physics 3 (04), 216

7. Zaveryuhina B.N. Zaveryuhina N.N., Vlasov S.I., Zaveryuhina E.B. Akustostimulted change to density and energy spectrum of the surrface conditions in monocrystals of p- silicon. The Letters in JTF. 2008, V. 34, № 6. P.36.

8. Gulyamov G., N.Yu. Sharibaev, Semiconductors, 2011, Vol. 45, No. 2, pp.174-178