Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С.М. -> "Физика полупроводниковых приборов" -> 122

Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.

Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов — М.: Энергия, 1973. — 656 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 116 117 118 119 120 121 < 122 > 123 124 125 126 127 128 .. 228 >> Следующая

состояний; ионизирующее обручение создает как поверхностные состояния,
так и поверхностный заряд; введение
при
поверхностном Окисел
лавинном
Кремний
в окисел дырок или электронов эффекте приводит к образованию
поверхностного заряда соответствующего знака, пропорционального плотности
поверхностных состояний. Подобная корреляция иллюстрируется схематически
на рис. 32, где предполагается, что окисел содержит приблизительно
одинаковые плотности положительно или отрицательно заряженных центров;
все'заряды, расположенные на некотором расстоянии D от границы раздела,
приводят к образованию поверхностных состояний; каждый положительный
(отрицательный) заряд в области D образует одно поверхностное состояние
вблизи края зоны проводимости или валентной зоны.
Эти состояния не связаны с состояниями, которые были найдены на чистой
или очищенной поверхности. Вследствие того, что энергия связи состояний
менее 0,1 эв, их размер не более
О
чем радиус 30 А согласно
модели водородоподобного атома или объемных донорных состояний. Однако
типичная средняя плотность поверхностных состояний порядка 1012 см~2
приводит к существованию только одного состоя-
О
ния на площади 100x100 А. Одиночный положительный заряд на границе
раздела приводит к образованию связанного донорного состояния по аналогии
с образованием доноров в объеме. Используя аппроксимацию эффективных масс
для мелких состояний, определяем их энергию из уравнения (21) гл. 2;
Рис. 32. Схема, показывающая корреляцию между поверхностными состояниями
и поверхностным зарядом [Л. 33].
Es -
(ei + 6s)
(т* \
Z2Er
(50)
где Ев - энергия ионизации объемных доноров, Za = [2es/(ei + es)] равно
2,25 для системы Si-Si02. Аналогичные результаты можно получить для
акцепторных состояний. Так как в кремнии ED=0,025 эв и ?л=0,05 эв,
рассчитанная поверхностная энергия должна быть порядка 0,06 эв для
поверхностных доноров и 0,12 эв для поверхностных акцепторов. Эти
значения находятся в разумном соответствии с .положением пиков на рис. 19
н 21.
I
Энергетический уровень -заряда, локализуемого в окисле на некотором
расстоянии х, не меняется. Это объясняет существование и остроту пиков.
Исходя из аппроксимации эффективной массы разумный верхний предел х равен
R(D~R)-радиусу водородоподобной орбиты. Поверхностные состояния вблизи
середины запрещенной зоны вызываются группами зарядов, т. е. два
положительных заряда, расположенных рядом друг с другом, действуют как
единый центр с двойным зарядом; при этом энергия становится вчетверо выше
и достигает 0,24 эв. -Скопления больших размеров могут вызывать
образование еще более глубоких уровней, однако их плотность понижается
вследствие того, что заряды пространственно распределены и вероятность их
локализации рядом друг с другом становится весьма малой.
Из приведенных рассуждений становится явным, что для обеспечения
стабильности параметров МДП-приборов при рабочих режимах (высокие
электрические поля и повышенные температуры) необходимо контролировать
как дрейфовую нестабильность ионов, так и нестабильность поверхностного
заряда (Л. 34]. Основные способы уменьшения дрейфа ионов: модификация
изолятора,
например добавлением фосфора в систему Si-S1O2, или использование
.изоляторов (например, нитрида кремния), в которых затруднен дрейф ионов;
чистота изготовления, исключающая присутствие натрия и других примесей в
окисле. Для уменьшения нестабильности поверхностного заряда необходимо
использовать соответствующие отжиги, например отжиги при высокой
температуре в сухом водороде, позволяющие существенно уменьшить плотность
поверхностного заряда, добиться, чтобы подложка полупроводника не
содержала посторонних примесей, кроме легирующих [Л. 35].
Вследствие связи между поверхностным зарядом и поверхностными
состояниями, контролируя нестабильность поверхностного заряда, мы тем
самым автоматически контролируем нестабильность поверхностных состояний.
4. Влияние различных факторов на характеристики МДП-структур
1. Влияние работы выхода металла. Для идеального МДП-диода
предполагалось, что разность работ выхода (см. рис. 2) для полупроводника
р-типа и металла
равна нулю. Если величина Ф ms не равна нулю, на границе раздела изолятор
- полупроводник возникает фиксированный заряд с плотностью Q,c (если
пренебречь поверхностными состояниями и другими зарядами); при этом
экспериментальная вольт-фарадная характеристика смещается по сравнению с
идеальной теоретической кривой на величину
(51)
(52)
где Ufb смещение, соответствующее емкости при плоских зонах;-
С- - емкость изолятора на единицу площади Bi/di. Плотность фиксированного
заряда, выведенная из уравнения (52),
Q/s=Ci(t/j'B + 5)?ns), (53 а)
или
^п~ q (^В + Фт8)-
(536)
Энергетическая зоцная диаграмма границы раздела между кремнием и
термически выращенным Si02 была построена на основе измерений фотоэмиссии
элек-
Уровень вакуума ?0,9эв
Зона проводимости Si02
т
5,25эв
I
t 1,1 эв
Предыдущая << 1 .. 116 117 118 119 120 121 < 122 > 123 124 125 126 127 128 .. 228 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed