Факультет радиофизики и электроники Белорусский государственный университет Кафедра физической электроники Структурно-фазовые характеристики силицидных соединений для диодов Шоттки Студента 4-его курса Конопляника И.В. Руководитель: доктор ф.-м. наук, профессор КОМАРОВ Ф.Ф.

Виды силицидов

Силициды (от лат. Silicium кремний) - химические соединения кремния с металлами и некоторыми неметаллами. Основные группы силицидов: ионно-ковалентные; ковалентные; металлоподобные.

Методы формирования силицидов

Основные методы: восстановление из окислов; насыщение кремния из жидких фаз, содержащих кремний; осаждение из газовых сред; газопламенные методы; непосредственный контакт металла и кремния (MBR 603, SNOL).

Стадии силицидообразования: 1 – доставка кремния к поверхности металла; 2 – диффузия кремния сначала в металл, затем через слой химического соединения; 3 – образование соединения на внутренней границе раздела между металлом и силицидом.

где Q – энергия активации при диффузионном образовании фазы; τ - время образования силициды; T – температура реакции.

СилицидыРастворяющие жидкостиНерастворяющие жидкости TiSi 2 Водные растворы щелочей, все неорганические кислоты (за исключением HF), царская водка,смесь H 2 SO 4 +H 2 O 2 HF – содержащие растворы WSi 2 Неорганические кислоты, царская водкаHF+ HNO 3 CoSi 2 Азотная, серная и фосфорная кислоты, смесь H 2 SO 4 +H 2 O 2 HF – содержащие растворы, концентрированная кипящая HCl, концентрированные водные растворы щелочей NiSi 2 То жеHF – содержащие растворы PtSiЦарская водка, HCl, HNO 3, H 2 SO 4 +H 2 O 2 HF+ HNO 3 (слабая растворимость) PdSiТо же, за исключением HNO 3 HNO 3, HF+ HNO 3 Таблица 1.

Применение силицидов

1 – ИК – объектив; 2 – матрица ИК-фотоприемников; 3 – блок охлаждения или термостабилизации матрицы; 4 – предусилители; 5 –мультиплексор; 6 – аналоговый корректор неоднородности сигналов; 7 – аналого-цифровой преобразователь; 8 – цифровой корректор неоднородности сигналов; 9 – корректор неработающих элементарных фотоприемников матрицы; 10 – блок формирования изображения с микропроцессорной обработкой видеосигнала; 11 – цифровой выход для подключения к персональному компьютеру; 12 – ТВ-монитор;13 – окулярная система; 14 – тактовый генератор; 15 – первичный источник питания (аккумуляторная батарея).

Страна, фирма Тип матри- цы Рабочая область спектра, мкм Формат (число пиксе- лей) Размер пикселя, мкм Рабочая темпера- тура, °К Температурная чувствительность (NETD), м°К Германия, AEG Infrared- Module GmbH PtSi x25624x2475 США, HughesPtSi x25630x3040 США, Boeing Comp. PtSi x24030x x64024x2470 РФ, ЗАО Матричные технологии PtSi x12827x x25625x25 512x51214x14 Таблица 2.

Модель контакта металл-полупроводник.

Различные стадии образования контакта металл- полупроводник

Выравнивание уровней Ферми на контакте приводит к появлению потенциального барьера. Барьер возникает из-за разности работ выхода из металла и полупроводника. В идеальном случае можно заранее рассчитать эту разницу и прогнозировать поведение металла на полупроводнике. Факторы, влияющие на высоту барьера для различных силицидов : работа выхода металла; кристаллическая или аморфная структура на границе раздела металл – кремний; способность атомов металла, продиффундировавших (через границу раздела) в кремний, действовать как ловушки для электронов или дырок; электронная конфигурация внешних оболочек металла. СилицидPtSiPt 2 SiNi 2 SiNiSiCoSiPd 2 Si φ B, эВ0,870,780,7 0,680,74 Таблица 3.

Современный рынок диодов Шоттки

ON Semiconductors. Обратное напряжение 10 … 200 В Паспортные значения прямого тока 0,5 … 600 А Освоен выпуск нескольких новых типов диодов Шоттки (преимущественно с обратным напряжением 30 В) Расширен диапазон технологических возможностей – выпуском 10-вольтовых диодов Шоттки и увеличением разнообразия корпусов (сверхминиатюрные POWERMITE и силовые модули POWERTAPE) Модернизирована технология изготовления ряда наиболее популярных диодов Шоттки Температурный диапазон: 100, 125 и 150°C, для нового MBR16100СT - 175°C.

IXYS Corporation Обратное напряжение 8 … 600 В Паспортный ток 6 … 400 А Диоды в стандартных пластиковых корпусах ТО-220, ТО-247, а также в оригинальных фирменных корпусах – ISOPLUS220, ISOPLUS247 и ISOPLUSi4-PAC Диоды с двумя значениями высот барьера: для 45…600 В диодов барьер 860…900 мВ (технологический класс «А»); класс «В» - 15…80 В, 620…660 мВ. Анонсированы кремниевые диоды двух новых классов – «С» и «D», параметры данных диодов пока не известны.

Моделирование процесса силицидообразования

Экспериментальная установка для обратного рассеяния Резерфорда. Коллимированный пучок ионов гелия падает на плоский образец. Частицы Рассеянные под углом θ, регистрируются полупроводниковым детектором ядерных частиц. Вся установка должна находиться в вакууме.1 – пучок ионов He с энергией порядка МэВ; 2 – коллиматоры; 3 – образец;4 – угол рассеяния θ; 5 – рассеянный пучок; 6 – детектор.

Исходный образец

Pt = 5 нм, PtSi = 65 нм

5. Анализ опытных данных

Исходный образец

Концентрационный профиль

Полученный спектр после отжига в течении 0,5 часов при температуре в 500 °C (кремний n-типа).

Концентрационный профиль платины после отжига при 500°C

Полученный спектр после отжига в течении 2 часов при температуре в 300 °C (кремний n-типа).

Концентрационный профиль после отжига при 300°C

Наложенные спектры при 400 °C и 500 °C.

Наложенные спектры при 300°C и 500°C

Наложенные спектры при 400 °C (кремний p- и n-типа).

Резюмируя: толщина плёнки увеличилась примерно в 2 раза, что согласуется с теорией (1,98) нет принципиальной разницы в формировании силицида на n- или p- типа кремнии процесс силицидообразования идёт при 300°C не 100% выход от образца связан с шумами ниша на рынке

Благодарю за внимание