Быстрый термический отжиг в технологиях изготовления диодных и фотодиодных структур на основе кремния
https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202501.634
Аннотация
Исследовано влияние быстрого термического отжига (БТО) в атмосфере H2 на омические свойства контакта на примере двухслойной композиции Ti/Au к р+-Si. Экспериментальные результаты показали, что БТО в атмосфере H2 при температуре 340 °С в течение 20 с позволяет получить омический контакт с минимальной величиной удельного сопротивления. Это объясняется образованием силицидов титана на границе раздела Si/Ti. Также известно образование силицидов на границе раздела других переходных металлов, таких как Ni, Pd и Cr, и кремния, что определяет применимость БТО для получения омических контактов на их основе. На примере ограничительного диода p+-n подтверждена применимость процесса импульсной термообработки в технологиях изготовления кремниевых диодов для снижения величины последовательного сопротивления и, как следствие, повышения процента выхода годных.
Кроме того, исследовано влияние БТО в атмосфере H2 на уровень обратного темнового тока на примере кремниевого многоплощадочного p-i-n фоточувствительного элемента (ФЧЭ). Экспериментальные результаты показали улучшение темновых токов фоточувствительных площадок (ФЧП) и охранного кольца ФЧЭ после проведения БТО в атмосфере H2 при температуре 450 °С в течение 5 с и, как следствие, повышение процента выхода годных фотодиодов. Это объясняется уменьшением плотности поверхностных состояний и стабилизацией зарядовых свойств на границе раздела SiO2/p-Si за счет насыщения оборванных Si-связей водородом. Тем самым подтверждена применимость быстрого термического отжига в атмосфере H2 в технологиях изготовления фотодиодов на основе высокоомного p-Si для снижения темновых токов.
Ключевые слова
быстрый термический отжиг,
БТО,
омический контакт,
граница раздела Ti/Si,
граница раздела SiO2/p-Si,
диод,
фотодиод
Об авторах
А. С. Ким
ООО "ПРО ВЕКТОР"
Россия
Россия
Локомотивный проезд, д. 21, Москва, 127238
Александра Сергеевна Ким
ведущий инженер-технолог
Н. А. Переведенцева
ГНЦ АО «НПО «Орион»
Россия
Россия
ул. Косинская, д. 9, Москва, 111538
Наталья Александровна Переведенцева
инженер-технолог 2 категории
С. Ю. Юрчук
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»
Россия
Россия
Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049
Сергей Юрьевич Юрчук
доцент кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников
Ф. Д. Коржов
ГНЦ АО «НПО «Орион»
Россия
Россия
ул. Косинская, д. 9, Москва, 111538
Федор Дмитриевич Коржов
измеритель приборов 3 разряда
Список литературы
1. Chen L. J. Silicide technology for integrated circuits. London: Institution of Electrical Engineers, 2004. 279 p.
2. Gambino J. P., Colgan E. G. Silicides and ohmic contacts. Materials chemistry and physics, 1998, vol. 52, No. 2, pp. 99–146. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(98)80014-X
3. Вавилов К., Киселев В.Ф., Мукашев Б.Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности. М.: Наука, 1990. 216 с.
4. Hiraki A. Low temperature reactions at Si/metal interfaces; What is going on at the interfaces? Surface Science Reports, 1983, vol. 3, No. 7, pp. 357–412. https://doi.org/10.1016/0167-5729(84)90003-7
5. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. М.: Радио и связь, 1987. 464 с.
6. Гриценко В.А. Структура границ раздела кремний/оксид и нитрид/оксид. Успехи физических наук, 2009, Т. 179, № 9. С. 921–930. https://doi.org/10.3367/UFNr.0179.200909a.0921
7. Бурлаков Р.Б. К вопросу об определении удельного контактного сопротивления TLM-методом с прямоугольными контактами к полупроводникам. Вестник Омского университета, 2018, Т. 23, № 4. С. 78–86. https://doi.org/10.25513/1812-3996.2018.23(4).78-86.
8. Aldosari H. M. et al. Very low-resistance Mo-based ohmic contacts to GeTe. Journal of Applied Physics, 2017, vol. 122, No. 17. https://doi.org/https://doi.org/10.1063/1.4990407
9. Holland A. S. et al. Circular test structures for determining the specific contact resistance of ohmic contacts. Facta universitatis-series: Electronics and Energetics, 2017, vol. 30, No. 3, pp. 313–326. https://doi.org/10.2298/FUEE1703313H
10. Gupta, S., Paramahans Manik, P., Kesh Mishra, R., Nainani, A., Abraham, M. C., & Lodha, S. Contact resistivity reduction through interfacial layer doping in metal-interfacial layer-semiconductor contacts. Journal of Applied Physics, 2013, vol. 113, No. 23. https://doi.org/10.1063/1.4811340
11. Солдатенков Ф.Ю., Сорокина С.В., Тимошина Н.Х., Хвостиков В.П., Задиранов Ю.М., Растегаева М.Г., Усикова А.А. Снижение омических потерь и повышение мощности фотоэлектрических преобразователей на основе антимонида индия. Физика и техника полупроводников. 2011, Т. 45, № 9. С. 1266–1273. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20318961
12. Jang H.W., Kim K.H., Kim J.K. et. al. Low-resistance and thermally stable ohmic contact on p-type GaN using Pd/Ni metallization. Applied Physics Letters, 2001, vol. 79. https://doi.org/10.1063/1.1403660
13. Lu C., Chen H., Lv X. et. al. Temperature and doping-dependent resistivity of Ti/Au/Pd/Au multilayer ohmic contact ton-GaN. Journal of Applied Physics, vol. 91, No. 11, pp. 9218–9224. https://doi.org/10.1063/1.1471390
14. Андреев А.Н., Растегаева М.Г., Растегаев В.П., Решанов С.А. К вопросу об учете растекания тока в полупроводнике при определении переходного сопротивления омических контактов. Физика и техника полупроводников. 1998, Т. 32, № 7. С. 832–838. https://elibrary.ru/item.asp?id=21318685
15. Дриц М. Е., Будберг П. Б., Бурханов Г. С., Дриц А. М., Пановко В. М. Свойства элементов. Справочник. М.: Металлургия, 1985. 672 с.
16. Березин Б. Я., Кац С. А., Кенисарин М. М., Чеховской В. Я. Теплота и температура плавления титана. Теплофизика высоких температур, 1974, Т. 12, № 3. С. 524–529. https://www.mathnet.ru/rus/tvt9371
17. Бестугин А.Р., Филонов О.М., Киршина И.А., Андреева Е.В. Особенности проектирования технологического процесса изготовления инерционного элемента микромеханического датчика на поверхностных акустических волнах // III Международная научно-техническая конференция «Радиотехника, электроника и связь», Омск, 2015. С. 438–443.
18. Филачев А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А. Твердотельная фотоэлектроника. Фотодиоды. М.: Физматкнига, 2011. 446 с.
19. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М.: Высш. школа, 1986. 368 с.
20. Коледов Л.А. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок. М.: Радио и связь, 1989. 400 с.
21. Патент (РФ) № 2015630066 Либерова Г.В., Маркова Т.Л., Рыбаков А.В. Кристалл кремниевого ограничительного диода. Заявл.: 16.04.2015; опубл.: 20.07.2015. https://elibrary.ru/item.asp?id=39333756
22. Патент (РФ) № 2790272, МПК H01L 21/28, H01L 31/18. Ким А.С., Серко Н.А. Способ формирования омических контактов к кремнию на основе двухслойной системы металлизации Ti/Au. Заявл.: 03.08.2022; опубл.: 15.02.2023. https://yandex.ru/patents/doc/RU2790272C1_20230215
23. Бараночников М.Л. Приемники и детекторы излучений. Справочник. М.: ДМК Пресс, 2012. 640 с.
24. Патент (РФ) № 205303 U1, МПК H01L 31/028. Ким А.С., Колкий А.Н. Многоплощадочный кремниевый p-i-n-фотодиод с двухслойной диэлектрической пленкой. Заявл.: 10.03.2021; опубл.: 08.07.2021. https://yandex.ru/patents/doc/RU205303U1_20210708
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Ким А.С., Переведенцева Н.А., Юрчук С.Ю., Коржов Ф.Д. Быстрый термический отжиг в технологиях изготовления диодных и фотодиодных структур на основе кремния. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2025;28(1). https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202501.634
Просмотров:
68
Послать статью по эл. почте 