Влияние давления на электрические характеристики пассивирующих покрытий на основе свинцово-боросиликатных стекол Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАССИВИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СВИНЦОВО-БОРОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ

С.И. Власов, Ф.А. Сапаров

Национальный университет Узбекистана, Вузгородок, 100174, г. Ташкент, Республика Узбекистан, [email protected]

В настоящей работе приведены результаты исследований влияния всестороннего гидростатического сжатия на электрические характеристики диэлектрических покрытий. В качестве покрытия использовалось свинцово-боросиликатное стекло типа РЮ-8Ю2-В203-А12О3-Та205 (РЬО-47%, 8Ю2-34%, В203-15%, А1203—3% Та205-1%), нанесенное на поверхность пластин кремния (КЭФ-10 с кристаллографической ориентацией <111>) из мелкодисперсной шихты, с последующим оплавлением (Т = 680 С ) и отжигом (Т = 470 С0) [1]. Толщина слоя стекла составляла 200-250 нм. Выбор стекла обусловлен широким его применением при герметизации сильноточных полупроводниковых приборов. Основным методом исследования служил метод изотермической релаксации высокочастотной (1 мГц) емкости структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) в ходе увеличения заряда инверсионного слоя [2]. Структуры МДП изготавливались с помощью вакуумного осаждения алюминия на поверхность стекла. Диаметр управляющих электродов - 3 мм. Изготовленные структуры подвергались всестороннему сжатию до давлений 2-8 кБар (шаг - 2 кБар с выдержкой в каждом интервале по 20 минут) на установке «Гидростат» ЛГ-16.

Рис. 1. Релаксационные зависимости исследуемых структур, измеренные до (1) и после (2-6) воздействия давления, кБар: 1 - 0; 2 - 2; 3 - 4; 4 - 6; 5 - 7; 6 - 8; Т = 20 С

Рис. 2. Микрофотографии исследуемых структур, измеренные до (а) и после (б) воздействия давления 4 кБар

© Власов С.И., Сапаров Ф.А., Электронная обработка материалов, 2011, 47(4), 116-117.

На рис. 1 приведены экспериментальные релаксационные зависимости одной из исследуемых структур, измеренные (в темноте при температуре 20 С0) до (зависимость 1) и после (зависимости 2-6) воздействия давления, после переключения напряжения от V1 до V2 (V1 = 8 В, V2= 18 В). Из приведенных зависимостей видно, что воздействие давления величиной, превышающей 4 кБар, приводит к увеличению времени формирования заряда инверсионного слоя. Анализ вклада в общий темп генерации поверхностных и объемных генерационных токов, выполненный при помощи методов [2, 3], показал, что величина объемных генерационных токов после воздействий давления практически не изменяется. В то же время величина поверхностных составляющих генерационных токов существенно уменьшается. Более того, контрольные измерения структур, подвергнутых давлению, выполненные согласно методу [4, 5] на диодах Шоттки (диоды изготавливались после химического удаления слоя стекла и вакуумного нанесения Au), показали отсутствие генерационно-рекомбинационных центров с концентрациями, большими 1011 см-3. Следовательно, указанные режимы давления, не изменяя параметров полупроводниковой подложки, оказывают влияние на слои стекла, прилегающие к границе раздела с полупроводником. Увеличение времени формирования инверсионного слоя в исследованных структурах может быть обусловлено образованием в стекле, в слоях, прилегающих к границе раздела с полупроводником, центра акцепторного характера [6]. При достаточно больших инверсионных напряжениях этот центр захватывает дырки из растущего заряда инверсионного слоя, уменьшая скорость его формирования.

Для проверки этого предположения с части структур МДП химическим способом удалялся слой алюминия, выполняющего роль управляющего электрода, и в парах плавиковой кислоты удалялись поверхностные слои стекла. После чего производилось микрофотографирование поверхности стекол. На рис. 2 приведены микрофотографии поверхности стекол для двух структур (до и после воздействия давлением в 4 кБар). Из сравнения приведенных фотографий видно, что в структурах, подвергнутых давлению, наблюдаются дополнительные включения, которые и могут быть ответственными за наблюдаемые изменения релаксационных зависимостей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Парчинский П.Б., Власов С.И., Тургунов У.Т. Свойства пассивирующих покрытий на основе свин-цово-боросиликатных стекол. Неорганические материалы. 2002, 38(6), 750-754.

2. Zerbst M. Ralaxation effects on holbeiter isolator-grenzflochen. Z. Angew. Phys. 1962, (30), 22-29.

3. Абдурахманов К.П., Берман Л.С., Власов С.И, Котов Б. А. Исследование остаточных глубоких центров в структурах металл-диэлектрик-полупроводник ёмкостным методом. Физика и техника полупроводников. 1979, 13(7), 1447-1450.

4. Берман Л.С. Емкостные методы исследования параметров полупроводников. Л.: Наука, 1981. 126 с.

5. Берман Л.С., Лебедев А.А. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках. Л.: Наука, 1982. 176 с.

6. Vlasov S.I., Nasirov A.A., Mamatkarimov O.O. and Ergasheva M.A. Nonmonotonous capacitance-voltage characteristics in metal-glass-semiconductor structures. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2008, 44(3), 250-251.

Поступила 06.12.10

Summary

Effect of the pressure on the electrical characteristics of dielectric coating Рb0-Si02-В203-Аl203-Та205 has been studied. Dependence of coating characteristics from quantity uniform compression was determined.