Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
высокочастотного значения (Л. 53]
CtCD
С (со) _ (Cj + (65)
до
С(0) "С(оо)+ЛС8 (66)
при со->-0. Проводимость будет возрастать от своего низкочастотного
значения
G(0)=iy + (RTS + Rs) (67>
до
A (RTS -+- Rs)
G (со) = G (0) + -д-^- (68)
при со -" со; величина А равна:
(CiRTs CdRs)z Л= (Ct + CDF(RT3+Rtp '
Экспериментальные результаты, показанные на рис. 47, находятся в хорошем
соответствии с обсуждаемой моделью.
Предсказанное отрицательное сопротивление [JI. 54] наблюдалось на МДП
туннельных диодах со структурой А1-А120з-SnTe.
Сильнолегированный SnTe p-типа имел концентрацию носителей
(c)
8-1020 см~3. Толщина слоя АЬОз составляла приблизительно 50 А. Вольт-
амперные характеристики для трех различных температур показаны на рис.
48,а; отрицательное сопротивление наблюдается в области от 0,6 до 0,8 в.
Соответствующие кривые проводимости при 4,2 °К показаны на рис. 48,6.
Наблюдается разумное соответствие между экспериментальными результатами
(сплошная кривая)
и предсказанными (пунктирная кривая) на основе ВКБ-аппроксимации1.
б)
Рис. 48. Вольт-амперные характеристики туннельных МДП-диодов при трех
температурах (структура
А1-А1203-SnTe, d~50 А
(а) и кривые проводимости при 4,2°К (б). Сплошные линии -
экспериментальные результаты. Пунктирные линии - рассчитанные исходя из
ВКБ-аппроксимации [Л. 54].
6. Явление переноса в пленках изолятора
Предполагают, что в идеальном МДП-диоде проводимость изолирующей пленки
равна нулю. Однако в реальных изоляторах возникает проводимость,
связанная с носителями заряда яри полях около 106 в/см или более низких.
Чтобы оценить электрическое поле в изоляторе при данных условиях
смещения, мы получим из уравнений (16) и (24), что
<?
' = е-{ч)
(69)
где Q * и g з - электрическое поле в изоляторе и полупроводнике
соответственно, a 6i и es - соответствующие диэлектрические
проницаемости. В системе Si-Si02 напряженность поля в кремнии при
лавинном пробое (Л. 49] около 5-105 в/см; соответствующее поле в
изоляторе в 3 раза больше (esi/esi02= 12/3,9), т. ё. около 1,5 ¦ 106
в/см. При таких поля-х проводимость, связанная с электронами и дырками в
S102, пренебрежимо мала даже при повышенных температурах; однако
подвижные ионы, такие, как натрий, могут перемещаться через изолятор и
приводить к нестабильности приборов и гистерезисным эффектам [Л. 8]. Для
улучшения стабильности прибо-
1 ВКБ - метод Вентцеля, Кра-мерса, Бриллюэна.
ров и более полного использования потенциальных возможностей МДП-структур
необходимо исследовать наряду со структурой Si-Si02 и другие системы.
Таким образом, нужно изучить сложные системы, состоящие из нескольких
простых структур и объединяющие полезные особенности каждой структуры.
Такими системами являются, например, системы: металл -
(АЬОз-Si02)-Si ![JI. 55], металл-(фосфорносиликатное стекло - Si02)-Si
|[JI. 56, 57]. Было обнаружено, что их образование приводит к сдвигу
вольт-фарадных кривых в сторону положительного напряжения. Это указывает
на инверсию поверхности полупроводника р-типа при нулевых или
отрицательных смещениях. В последней системе фосфоросиликатное стекло
(P2Os) образуется на внешней поверхности Si02 во время процесса диффузии
фосфора и существенно уменьшает нестабильность загрязненных МДП-диодов,
так как натрий гораздо лучше растворяется в стекле, чем в Si02.
Другой сложной системой является система металл - SisN4- Si02-Si (Л. 58].
Обнаружено, что в .пленках нитрида кремния более низкие коэффициенты
диффузии различных примесей, в частности натрия, по сравнению с пленками
Si02. Предполагали, что
Т а б л и ц а 9-3
Сравнение цветов пленок SiOa и Si3N4
Порядок Цвет Диапазон толщин1 SiOa. мкм Диапазон толщин Si3N4, мкм
Кремния 0-0,027 0-0,020
Коричневый 0,027-0,053 0,020-0,040
Золотисто-коричневый 0,053-0,073 0,040-0,055
Красный 0,073-0,097 0,055-0,073
Глубокий голубой 0,097-0,010 0,073-0,077
Первый Г олубой 0,10-0,12 0,077-0,093
Бледно-голубой 0,12-0,13 0,093-0,10
Весьма бледно-голубой 0,13-0,15 0,10-0,11
Кремния 0,15-0,16 0,11-0,12
Светло-желтый 0,16-0,17 0,12-0,13
Желтый 0,17-0,20 0,13-0,15
Оранжево-красный 0,20-0,24 0,15-0,18
Красный 0,24-0,25 0,18-0,19
Темно-красный 0,25-0,28 0,19-0,21
Второй Голубой 0,28-0,31 0,21-0,23
Зелено-голубой 0,31-0,33 0,23-0,25
Светло-зеленый 0,33-0,37 0,25-0,28
Желто-оранжевый 0,37-0,40 0,28-0,30
Красный 0,40-0,44 0,30-0,33
1 Отношение показателей преломления.
п (Sl3 NJ _ 1,97 оо_. толщина Si 02 n(Si 02) 1,48 ' толщина Sl3 N4
эта система позволит получить низкую плотность поверхностных состояний
из-за чистоты границы раздела Si-S1O2, а также предотвратит дрейф ионов
из-за наружной пленки Si3N4. В видимой области спектра пленка Si3N4 имеет
несколько большую диэлектрическую проницаемость, чем пленка SiC>2. В
табл. 9-3 приведено
Таблица 9-4
Основные процессы, связанные с возникновением проводимости в изоляторах
Процесс Выражение1 Зависимость от температуры и
напряжения2
W' ' Эмис- сия Шоттки Г-q (Фв -VqS/4яег) J-J41'7'2exp| kT~
