Быстрый термический отжиг в технологиях изготовления диодных и фотодиодных структур на основе кремния
https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202501.634
Abstract
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.
About the Authors
А. Ким
ООО "ПРО ВЕКТОР"
Russian Federation
Russian Federation
Н. Переведенцева
ГНЦ АО «НПО «Орион»
Russian Federation
Russian Federation
С. Юрчук
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»
Russian Federation
Russian Federation
Ф. Коржов
ГНЦ АО «НПО «Орион»
Russian Federation
Russian Federation
References
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. Vavilov K., Kiselev V.F., Mukashev B.N. Defekty v kremnii i na ego poverhnosti. M.: Nauka, 1990, 216 p.
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. Chernyaev V.N. Tekhnologiya proizvodstva integral'nyh mikroskhem i mikroprocessorov. M.: Radio i svyaz', 1987. 464 p.
6. Gritsenko V.A. Structures of silicon/oxide and nitride/oxide interfaces. Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 2009, vol. 179, No. 9, pp. 921–930. (In Russ.) https://doi.org/10.3367/UFNr.0179.200909a.0921
7. Burlakov R.B. On determination of contact resistivity by TLM-method with rectangular contacts to semiconductors. Vestnik Omskogo universiteta = Herald of Omsk University, 2018, vol. 23, No. 4, pp. 78–86. (In Russ.) 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/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. Soldatenkov F.Y., Sorokina S.V., Timoshina N.Kh., Khvostikov V.P., Zadiranov Y.M., Rastegaeva M.G., Usikova A.A. Reducing of ohmic losses and power increase in GaSb photoconverters. Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 2011, vol. 45, No. 9, pp. 1266–1273. (In Russ.) 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. Andreev A.N., Rastegaeva M.G., Rastegaev V.P., Reshanov S.A. Allowing for current spreading in semiconductors during measurements of the contact resistivity of ohmic contacts. Semiconductors. 1998, vol. 32, No. 7, pp. 832–838. (In Russ.) https://elibrary.ru/item.asp?id=21318685
15. Dric M. E., Budberg P. B., Burhanov G. S., Dric A. M., Panovko V. M. Svojstva elementov. Spravochnik. M.: Metallurgiya, 1985. 672 p. (In Russ.)
16. Berezin B. YA., Kac S. A., Kenisarin M. M., Chekhovskoj V. YA. Teplota i temperatura plavleniya titana. Teplofizika vysokih temperatur, 1974, vol. 12, No. 3, pp. 524–529. (In Russ.) https://www.mathnet.ru/rus/tvt9371
17. Bestugin A.R., Filonov O.M., Kirshina I.A., Andreeva E.V. features of design of technological process of production of the inertial element of the micromechanical sensor on surface acoustic waves. III Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferenciya «Radiotekhnika, elektronika i svyaz'», Omsk, 2015, pp. 438–443 (In Russ.)
18. Filachev A.M., Taubkin I.I., Trishenkov M.A. Tverdotel'naya fotoelektronika. Fotodiody. M.: Fizmatkniga, 2011. 446 p.
19. Kurnosov A.I., Yudin V.V. Tekhnologiya proizvodstva poluprovodnikovyh priborov i integral'nyh mikroskhem. M.: Vyssh. shkola, 1986. 368 p. (In Russ.)
20. Koledov L.A. Tekhnologiya i konstrukciya mikroskhem, mikroprocessorov i mikrosborok. M.: Radio i svyaz', 1989. 400 p. (In Russ.)
21. Patent (RU) No 2015630066 C1, Liberova G.V., Markova T.L., Rybakov A.V. Kristall kremnievogo ogranichitel'nogo dioda. Appl.: 16.04.2015; publ.: 20.07.2015. (In Russ.) https://yandex.ru/patents/ https://elibrary.ru/item.asp?id=39333756
22. Patent (RU) No 2790272 С1, MPC H01L 21/28, H01L 31/18. Kim A.S., Serko N.A. Method for forming ohmic contacts to silicon by means of a bilayer Ti/Au metallisation system. Appl. 03.08.2022; publ.: 15.02.2023. (In Russ.) https://yandex.ru/patents/doc/RU2790272C1_20230215
23. Baranochnikov M.L. Priemniki i detektory izluchenij. Spravochnik. [Receivers and radiation detectors. Directory]. Moscow: DMK press, 2012. 640 p. (In Russ.)
24. Patent (RU) No 205303 U1, IPC H01L 31/028. Kim A.S., Kolky A.N. A multi-element silicon p-i-n-photodiode with double-layer dielectric film. Appl.: 10.03.2021; publ.: 08.07.2021. (In Russ.) https://yandex.ru/patents/ doc/RU205303U1_20210708
Supplementary files
Review
For citations:
, , , . Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2025;28(1). (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577j.met202501.634
Views:
125
Email this article 