Стабільність контактно–металізаційних систем у приладах з бар’єром Шотткі

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

УДК 539.12.04

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Стабільність контактно-металізаційних систем у приладах з бар'єром Шотткі

Спеціальність 01.04.01 - фізика приладів, елементів та систем

Цимбал Володимир Олександрович

Харків - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному науковому центрі «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Довбня Анатолій Миколайович, Національний науковий центр «Харківський фізико - технічний інститут» НАН України, директор НДК «Прискорювач».

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор Маслюк Володимир Трохимович, начальник відділу Інституту електронної фізики НАН України, м. Ужгород;

кандидат фізико-математичних наук Маслов Микола Іванович, начальник відділу Інституту фізики високих енергій і ядерної фізики, ННЦ ХФТІ НАН України, м. Харків.

Захист відбудеться 19 лютого 2010 р. о 15год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К.64.052.04 при Харківському національному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

Автореферат розіслано 16 січня 2010 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради Б.Г. Бородін.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. До останнього часу зберігається значний інтерес до досліджень атомної й електронної структури напівпровідникових поверхонь і границь розділу, а також електронних процесів на поверхні. Фундаментальні дослідження поверхневих властивостей напівпровідників як одне з основних завдань ставлять уточнення практичних можливостей використання явищ і ефектів, які забезпечують створення нових напівпровідникових приладів і вдосконалювання вже відомих. Найважливішим фактором, що стимулює розвиток досліджень поверхні й границь розділу, є загальна тенденція мініатюризації напівпровідникових приладів і елементів інтегральних схем. Сьогодні геометричні розміри робочих елементів такі, що саме структура поверхні й границь розділу відіграє визначальну роль у роботі відповідних пристроїв.

Проблема електронного бар'єра на границі розділу метал-напівпровідник викликає інтерес в фізиці напівпровідників практично із самого початку її зародження. Також, як і раніше, актуальна матеріалознавська оптимізація технології, що стосується, зокрема, розривів енергетичних зон на границі різнорідних напівпровідників. Ця проблема пов'язана з термічною стабільністю багатошарових структур і залишається актуальною завдяки широкому колу застосувань напівпровідникових гетероструктур в оптоелектронних пристроях, у надградках і в структурах із квантовими ямами.

Уточнення механізмів процесів деградації контактно-металізаційної системи (КМС) на самих ранніх стадіях формування бар'єрів Шоттки й омічних контактів дозволить співставити ефективність відомих методів стабілізації електронних параметрів потенційного бар'єра для даної границі розділу й розглянути оригінальні варіанти антидифузійних бар'єрів у складі КМС як стабілізуючого фактора.

Відома концепція «знати - розуміти - керувати» у даній роботі має першорядне значення для подальшого розвитку мікроелектроніки й оптоелектроніки. Вона має вирішальне значення при переході до ще більш високих ступенів інтеграції в електронних схемах і до субмікронної технології, що підвищує вимоги до термічної стабільності створюваних систем. Ще одне міркування стосується безпосереднього практичного застосування атомарно-чистих поверхонь і різких границь розділу в напівпровідниковій промисловості, що дозволяє виготовляти зовсім нові прилади, наприклад, транзистори на електронах з високою рухливістю й лазери на основі структур з багатьма квантовими ямами.

Більш ніж п'ять десятиліть експериментальних і теоретичних досліджень контактів метал-напівпровідник були спрямовані на створення більш досконалих моделей контактів, що погоджують макро - і мікроскопічний підходи до явищ переносу атомів у гетерофазній системі й пов'язану із цим стабільність електронних характеристик. Необхідно відзначити, що ця робота залишається відкритою для нових контактних систем, які пропонуються, зокрема, на основі ядерно-фізичних методів. Проте, навіть зараз важко вказати єдину загальновизнану (у всякому разі, загальноприйняту) модель комплексу взаємозалежних фізичних процесів, які визначають, в остаточному підсумку, стабільність КМС.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - розвиток і погоджене застосування методів дослідження процесів деградації в специфічних багатокомпонентних системах - контактах метал-напівпровідник , включаючи ядерно-фізичні методи елементного аналізу (спектроскопію резерфордівського зворотного розсіювання, РЗР), електронну мікроскопію й фазовий аналіз.

Для досягнення поставленої мети були розв'язані такі задачі:

· Розробка методики одержання спектрів РЗР в умовах контролю профілів концентрації елементів, що складають КМС;

· Дослідження ефективності стабілізації КМС на GaAs, побудованих з різнорідних матеріалів, до складу яких входять шари рідкоземельних і/або тугоплавких металів, а також плівки боридів і силіцидів;

· Створення методики і процедури комплексної експертизи КМС з видачею рекомендацій щодо перспективних варіантів таких систем на основі спільного аналізу результатів елементного аналізу (РЗР), фазового складу (ЕМ) і контролю електронних параметрів.

Об'єкт дослідження: явище термічної деградації КМС, включаючи її приконтактні шари, на напівпровідникових кристалах, зокрема, GaAs. Структура КМС містить у собі нанорозмірні плоскі шари хімічних сполук (бориди, силіциди), сформовані в єдиному технологічному циклі.

Предмет дослідження:

Фізичні процеси масопереносу між компонентами КМС, включаючи дифузійний перенос, хімічні реакції й процеси фазоутворення, а також вплив наявності дифузійних бар'єрів на проникнення золота в робочу область бар'єрних і омічних контактів на GaAs. Фазовий склад проміжних фаз при деградації багатокомпонентних КМС.

Основні методи дослідження:

· КМС створювали методом вакуумного електронопроменевого випарювання й піддавали термічній обробці (відпалу), що сприяло деградації й таким чином дозволяло вивчати стабільність КМС;

· Спектроскопія резерфордівського зворотного розсіювання була застосовувана як для контролю стабільності вихідного й післявідпального станів, так і в процесі відпалу («in situ») при підвищених температурах;

· Для якісного електронографічного фазового аналізу застосовувалася електронна мікроскопія тонких відколів КМС.

Наукова новизна отриманих результатів. Застосування комплексної методики, що поєднує резерфордівське зворотне розсіювання, електронну мікроскопію й рентгеноструктурний аналіз, дозволило вперше встановити ряд важливих закономірностей досліджуваних систем, а саме:

· висока проникність полікристалічних шарів КМС для золота й елементів підкладки (Ga і As) пов'язана з утворенням інтерметалічних сполук;

· висока реакційна активність пари золото-кремній є причиною значної деградації контактів, що містять однорідні шари аморфних кремнію й силіцидів титану ( Ti-Si) як складові частини КМС;

· доведено обмежені можливості застосування в складі КМС плівок активних рідкоземельних (Yb) і тугоплавких (Мо) металів з метою підвищення стабільності;

· доведено, що найбільш ефективними стабілізуючими ДБ у складі досліджених КМС, є однорідні шари LaB₆ (аморфні або дисперсні полікристалічні).

Також на базі проведених досліджень запропоновано модель деградації полікристалічного силіцидного контакту, що описує перенос золота по внутрішніх границях шару і його накопичення на зовнішніх міжфазних границях.

Практичне значення роботи:

Отримані результати є фізичною основою для створення стабільних КМС по відношенню до режимів технологічних операцій і їх складу.

Для бар'єрних контактів отримані в роботі результати вказують на ефективність застосування ДБ, пов'язану як з їхньою товщиною й структурним станом, так і з температурою експлуатації.

Для омічних контактів отримані оцінки процесів деградації дозволяють керувати товщиною шару проникнення золота в GaAs і утворенням інтерметалідів Мо, Ni, Au і ін., тобто глибиною контакту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати, які склали основу дисертації, здобуті при виконанні наступних тем, які виконувалися на замовлення організацій та підприємств СРСР та України в період з 1984 по 1992 роки, та НДР що виконувались в ННЦ ХФТІ з 1998 р:

- робота за темою «Вивчення контактних структур на арсеніді галію»,

- робота за темою «Дослідження можливості і пошук технічних рішень для опанування технології створення контактних структур на GaAs»,

- робота за темою «Дослідження контактів метал - арсенід галію»,

- робота за темою «Розробка технології та дослідження бар'єрних контактів на арсеніді галію» (Замовник - НВО «Сатурн» м. Київ),

- «Розвиток лінійних прискорювачів електронів ННЦ ХФТІ та дослідження закономірностей генерації радіонуклідів з використанням цих прискорювачів» (2003-2005 р. державний реєстраційний номер 080901UР0009 від 08.10.2001 р.),

- «Формування, прискорення потужних і високо яскравих потоків електронів та дослідження ядерно-фізичних процесів при взаємодії прискорених частинок з речовиною» (2006-2010 р. державний реєстраційний номер 080906UР0010 від 16.06.2006 р.). В перерахованих роботах автор брав участь як керівник або виконавець.

Особистий внесок здобувача. У публікаціях [1,2,5,6,7,8] здобувач самостійно виконав вимірювання та обчислив результати вимірювань. На підставі цих результатів були отримані профілі розподілу елементів, які входять до складу контактно - металізаційних систем. Отримані результати є підставою вироблення режимів отримання й складу КМС. У статті [3] здобувач запропонував дослідити термічну стабільність дифузійних бар'єрів на підставі плівок Bi за умов зміни засобів отримання плівок. Це дало можливість зробити висновок, що змінення розподілу Bi пов'язане з наявністю поблизу поверхні кулі, збагаченого легкими елементами, зокрема Sb, який не призводить до фазових перетворень. У роботі [4] здобувач провів експерименти щодо термічної стабільності рідкоземельних матеріалів, зокрема Yb, як матеріалу «прямого» контакту для арсеніду галію. Отримані дані показали, що застосування ітербію в якості «прямого» контакту до арсеніду галію вимагає створення складної схеми контакту, до якої входитимуть додаткові шари тупу дифузійних бар'єрів. У роботі [9] здобувач обробив результати вимірювань характеристик, отриманих контактів Шотткі. Математичний аналіз дозволив зменшити похибку вимірювань. У роботі [10] здобувач запропонував вимірювання вольтамперних характеристик (ВАХ) діодів Шотткі виконувати під година ізохронного відпалення у вакуумі. Ці дані дозволили отримати температурну характеристику ВАХ контактів, що досліджувалися. В [11] Цимбал В.О. виконав обробку спектрометричних даних. Отримані результати вперше показали, що найбільш ефективними ДБ у вивчених варіантах КМС є боридні однорідні (аморфні або дисперсні полікристалічні) шари LaВ6. В [12] Цимбал В.О. провів спектрометричні дослідження плівок аморфного кремнію. Дослідження однорідних аморфних шарів кремнію та силіцидів ( Ti-Si) як складових КМС, дало можливість показати, що висока реакційна активність золота з кремнієм призводить до значної деградації контактів. У публікації [13] здобувачем обґрунтовано застосування складних калібрувальних мішеней для більш доповідного аналізу елементного складу шляхом резерфордівського зворотного розсіювання протонів та альфа - частинок.

Апробація роботи. Матеріали дисертації докладалися на всесоюзній конференції «Діагностика поверхні», Каунас, 1986, на всесоюзній конференції «Структура й електронні властивості границь у металах і напівпровідниках», Воронеж, 1987р., всесоюзній конференції «Фізика й застосування контакту метал-напівпровідник», Київ, 1987, опубліковані в Працях 8-ї Міжгалузевої Наради з фізики радіаційних ушкоджень, Харків, 1988., у Працях 9 Республіканського семінару з фізики й технології тонких плівок, Івано-Франківськ, 1988 р. , а також були представлені на III конференції з фізики високих енергій, ядерної фізики й прискорювачів, Харків, 2005 р.

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані в 13 наукових роботах, а саме: 11 статтях, 4 з яких входять до переліку наукових спеціалізованих видань з фізико-математичних наук, затверджених ВАК України, 8 тезах доповідей і матеріалах науково-технічних конференцій, в 1 авторському свідоцтві.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 4-х розділів, висновків, списку використаних джерел (59 найменувань). Робота має 141 сторінку тексту, 50 рисунків.

Зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність вибраної тими досліджень, сформульовані мета та задачі дослідження, з'ясовані наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, наведено зв'язок теми з науковими програмами, відомості про апробацію результатів роботи.

У першому розділі дисертації надано стислий огляд теоретичних і експериментальних робіт з вивчення стабільності багатошарових контактних структур. Описано основні ефекти, спостережувані в контактах при технологічно припустимих високих температурах.

На основі проведеного аналітичного огляду конкретизовано задачі дисертаційної роботи.

Другий розділ присвячений питанням застосування ядерно-фізичних методів дослідження, зокрема резерфордівському зворотньому розсіюванню. Описана методика обробки спектрів зворотнього розсіювання. Аналізується можливість вивчення еволюції тонких плівок матеріалів (проміжних фаз) у складі контактних структур.

Розглянуто можливість вивчення дифузійних процесів як у багатошарових структурах, так і на границі КМС і підкладки.

Досліджено можливість виділення сигналу від елемента з атомним номером A< A_{підкладки} при застосуванні шаруватих структур.

У третьому розділі описана методика ядерно-фізичних експериментів.

Головна увага в роботі була приділена пристосуванню методики зворотного розсіяння для дослідження тонких шарів металів або напівпровідників на підкладках з легких матеріалів. Для цього було використано формалізм резерфордівського зворотного розсіяння, в якому пов'язані енергія розсіяних частинок, кут розсіяння і глибина в мішені, де відбувся акт розсіяння. Загальна формула для енергії піка в спектрі РЗР має вигляд:

kE₀ -E₁(x) = , (1)

де k i x - кінематичний фактор і глибина точки розсіяння відповідно.

. (2)

Таким чином, формула (1) перетворює шкалу енергій в спектрі РЗР на шкалу глибин, при чому максимальна енергія відповідає розсіянню на поверхні мішені.

Таким чином, співвідношення висоти піка домішки As до висоти Н спектру атомів вуглецю відображає відношення числа атомів As і С з поправками на відміну їх перетинів розсіяння і на залежність енергії від глибини точки розсіяння. фізичний металізаційний контактний

Чутливість методу сильно залежить від елементного складу зразка. Поріг чутливості для атомів золота на поверхні з вуглецю складає 10¹¹ атом/см² (або 310^-11г/см²), відповідний поріг визначення об'ємної концентрації становить (2-10)10¹⁸ атом/см³ .

Вимірювання проводилися на електростатичному прискорювачі в інтервалі енергій протонів і альфа-частинок (0,8...2) МеВ. Розкид енергії частинок пучка не перевищував 2 кеВ. Кількість частинок, що опромінювали досліджуваний зразок, визначали за допомогою інтегратора струму. Мішені встановлювалися в спеціальний пристрій для нагрівання у вакуумній камері, з можливістю їхньої орієнтації.

Температура зразків стабілізувалася з точністю 1,5%.

Частинки, розсіяні мішенню, реєструвалися поверхнево-бар'єрним детектором (ПБД). Спектрометричний тракт ПБД складався із зарядочутливого підсилювача, підсилювача-формувателя і амплітудного аналізатора. Енергетичне розрізнення спектрометра становило близько 0,3% (17 кеВ для - частинок з Е=5491 кеВ).

У роботі наведено опис методики калібрування енергетичної шкали прискорювача.

У четвертому розділі представлені результати вивчення розподілу елементів у процесі зміни фазового складу й структури контактно-металізаційних структур Au/Ti/GaAs, які вважаються вихідними, до й після відпалу.

Симетричність і мала ширина спектрів РЗР на Au і Ti дозволяє говорити про відсутність хімічної взаємодії й дифузійних процесів у вихідному стані. Після відпалу при 250⁰С спектр розсіювання змінюється. Зсув і розширення піка Au є свідченням помітного переміщення золота убік GaAs. Подальший відпал при 400⁰С активізував цей процес. Сильний зсув і істотне розмивання піка Au говорить про істотну дифузію золота. Розширення піка титану свідчить про помітну швидкість дифузії й цього елемента. Особливості спектрів РЗР для тонких плівок металів на арсеніді галію не дозволяють упевнено виявляти хімічну взаємодію шарів проміжних фаз і сполук. На підставі проведеного аналізу спектрів можна говорити лише про нестабільність елементної сполуки системи Au/Ti/GaAs по глибині при відпалюванні.

Зразки багатошарових КМС, які досліджували в даній роботі, містили у своєму складі шари чистих елементів (кремній, ітербій, молібден), а також сполук (силіцидів, боридів) різної контрольованої товщини, які тестувались у якості анти-дифузійних бар'єрів.

Вивчення проводилося на зразках, що представляють собою багатошарові гетероструктуры на різних підкладках, як от: арсенід галію, скло, слюда, фторфлогопіт. Металеві плівки титану, ітербію, золота, нікелю були сформовані методом послідовного електронно-променевого випару (ЕПВ) в умовах гетеро-іонної відкачки 10^-8 мм рт. ст. Багатошарові контактні структури готувались без порушення вакууму. Відпал проводився у вакуумній установці, що забезпечує умови не гірше 10^-6 мм рт. ст. Підкладки арсеніду галію проходили попередню хімічну обробку в суміші: NH₄OH: H₂O₂:H₂O =1:4:20, а потім прогрівалися у вакуумі при температурі ~200⁰C. Структурний і фазовий аналіз здійснювалися методами рентгенівської дифрактометрії (РД) і просвічувальної електронної мікроскопії (ПЕМ). Оцінка профілів концентрації дифузійно контрольованого перемішування компонентів контакту здійснювалося методом резерфордівського зворотного розсіювання протонів і - частинок (РЗР) .

Дані РД показують відповідність структури плівок Yb, отриманих ЕПВ на слюді, табличним даним (ASTM), без помітних домішок, як у вигляді твердого розчину, так і у вигляді додаткових фаз.

Специфіка електрофізичних вимірів (порівняльні оцінки коефіцієнта неідеальності вольт - амперної характеристики й питомого контактного електроопору) передбачає готування двошарових контактів Au/Yb/GaAs і Ti/Yb/GaAs. Це пов'язане з необхідністю захистити шар ітербію від можливого впливу кисню при підключенні контакту Yb/GaAs до вимірювальної системи.

Структура контактів Yb/GaAs після відпалу (350⁰С, 1 година) помітно відрізняється від їхнього вихідного стану. Контакти Ti/Yb/GaAs і Au/Yb/GaAs показують за результатами РЗР практично однакову деградацію. Разом з тим, на міжфазній границі Yb - GaAs плівка металу окислюється не повністю.

Хімічна активність ітербію, стосовно компонентів GaAs, викликає, крім утворення бінарних сполук, дифузійну проникність границі Yb/GaAs. Ці процеси очевидним чином відіб'ються на зміні параметрів бар'єра Шоттки.

Вивчення аналогічних контактів із шарами золота, титану, нікелю показує, що при термообробці 350⁰С, 1 година, зсув піка металу, що свідчить про формування широкої зони взаємодії на місці колишньої границі, відбувається набагато активніше.

Однак під час розгляду твердофазних реакцій на міжфазній границі не можна ігнорувати можливості локального створення оксидних фаз. Оскільки активність такої взаємодії залежить від електронного бар'єру на міжфазній границі, необхідно брати до уваги не тільки силіцидоутворення, але появу (або відновлення) оксидних фаз.

У роботі досліджена можливість одержання плівок LaВ₆ методом ЕПВ в технологічних умовах, застосованих для одержання контактних структур.

Структура й фазовий склад плівок LaВ₆ вивчалися методом просвітчастої електронної мікроскопії, хімічний склад і стехіометрія остаточно уточнювалися при аналізі спектрів РЗР.

За даним електронної мікроскопії плівок LaВ₆ є всі підстави вважати їх монофазними, однорідними по площині, яка допускає аналіз в електронному мікроскопі. Аналіз дифракційних даних дозволяє встановити добрий збіг з табличними параметрами ASTM.

Подальший логічний розвиток досліджень ставив своєю метою вивчити поведінку плівок LaВ₆ на монокристалах арсеніду галію для з'ясування практичної можливості застосування таких плівок у якості ДБ у структурах Au/GaAs.

Термостабільність контактних систем перевірялася методом ізотермічних вакуумних відпалів з одночасним виміром спектрів зворотного розсіювання в спеціально розробленому мішеному пристрої. У таких умовах важливу роль можуть грати ефекти порушення стехіометрії GaAs у крайніх зонах контактів. Спостережені ефекти не можна однозначно тлумачити як результат взаємодії на міжфазній границі LaВ₆/GaAs.

Обидві структури показують приблизно однаковий розвиток деградації, що дозволяє зробити висновок: присутність золота в структурі Au/LaВ₆/GaAs не є причиною погіршення властивостей контакту. Наведені спектри РЗР указують на інертність границі GaAs/LaВ₆ при нагріванні до 450⁰С протягом 1 години. Не виявлені сліди оксидних фаз, а також не помічено навіть на якісному рівні дифузійне перемішування на обох границях LaВ₆ (GaAs/LaВ₆ і LaВ₆/Au ). Товщина шару LaВ₆ , отриманого методом ЕПВ, становила близько 180 нм.

Отримані результати дають підставу вважати застосування гексаборіду лантану в якості ДБ Au/GaAs найбільш перспективним з точки зору критеріїв відбору ДБ. Оцінка термодинамічних параметрів боридів у порівнянні із силіцидами стимулює дослідження таких речовин для стабілізації контактних систем.

Показано, що метод ЕПВ відповідає завданню одержання плівок LaВ₆ , які пропонуються як ДБ. Практичне дослідження термічної стабільності пропонованої структури повинно проводити при ретельному узгодженні технологічних вимог до бар'єрних контактів в умовах реального виробництва.

Висновки

При поєднанні ядерно-фізичних методів елементного аналізу (спектроскопія резерфордівського зворотного розсіювання, РЗР), електронної мікроскопії й фазового аналізу розроблено підхід до вивчення фізичних явищ у багатошарових структурах, зокрема процесів термічної деградації властивостей специфічних багатокомпонентних систем - контактів типу метал-напівпровідник.

Встановлено шляхи стабілізації контактно-металізаційних структур. Показано, що утворення інтерметалічних сполук впливає на підвищення проникності полікристалічних шарів контактно-металізаційної структури.

Дослідження які виконані у дисертації, дозволяють розробити рекомендації щодо вибору матеріалів дифузійних бар'єрів.

При виконанні роботи були розв'язані поставлені задачі і отримані наступні результати:

1. Розроблено методику одержання спектрів РЗР в умовах контролю профілів концентрації елементів, що складають КМС.

2. На основі спільного аналізу результатів досліджень запропоновано процедуру експертизи та перспективні варіанти контактно-металізаційних систем.

3. Підтверджено високу проникність полікристалічних шарів КМС, які застосовуються на практиці, для золота й елементів підкладки (Ga і As) з утворенням інтерметалідних сполук.

4. Запропоновано новий тип КМС, що включають тонкі шари аморфного кремнію в якості анти-дифузійного бар'єра (ДБ). Досліджено поведінку й однорідність аморфних шарів кремнію й силіцидів (Ti-Si) у складі КМС. Установлено, що до значної деградації контактів приводить висока активність перемішування золота із кремнієм.

5. Досліджено поведінку плівок активних рідкоземельних (Yb) і тугоплавких (Мо) металів як ДБ у складі КМС. У результаті порівняння даних спектроскопії РЗР і електронної мікроскопії, показано, що при відносній стабілізації властивостей контактів, вони мають досить вузьке коло застосувань.

6. Вперше показано, що найбільш ефективними серед досліджених ДБ для КМС на GaAs є боридні однорідні (аморфні або дисперсні полікристалічні) шари LaВ₆.

7. Запропоновано модель опису деградації полікристалічного силіцидного контакту, що враховує перенесення золота вздовж внутрішніх границь і його накопичення на зовнішніх міжфазних границях.

Перелік робіт, опублікованих за темою дисертації

Изучение стабильности системы Au/Mo/Ti/GaAs методом обратного рассеяния // [Колупаев И.Н., Ионова Е.Н., Цымбал В.А. и др.] Вопросы атомной науки и техники. Сер. Техника физического эксперимента .- 1989.- Вып.2(46).- С. 51-53.

«Диффузионные взаимодействия в многослойных контактах на основе GaAs» // [Колупаев И.Н., Ионова Е.Н., Цымбал В.А. и др.] Вопросы атомной науки и техники. Сер.: ОЯФ.- 1989.- Вып.2(46).- С. 51-53.

Цымбал В.А. Исследование системы GaSb+Bi методом обратного рассеяния протонов/ Цымбал В.А., Слезов В. В., Колупаев И.Н.// Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение.- 2001.- №4 (80).- C.57-58.

Цымбал В.А. Применение редкоземельных металлов в контактных структурах/ В. А. Цымбал, И. Н. Колупаев //Вісник ХНУ: ядра, частинки, поля.-2009.- Вып.3(43).- С. 107-111.

Применение метода обратного рассеяния протонов для исследования системы Au/Ti/GaAs /[Цымбал В.А., Колупаев И.Н., Ионова Е.Н. и др.]// Труды Всесоюзной конференции «Диагностика поверхности». - Каунас.- 1986.

Ионова Е.Н. Исследование термической стабильности гетеросистем Au/-Si/GaAs с помощью метода обратного рассеяния/ Ионова Е.Н., Колупаев А.И., Цымбал В.А.// Труды II Всесоюзной конференции «Структура и электронные свойства границ в металлах и полупроводниках».- Воронеж.- 1987.

Колупаев И.Н. Применение пленок Мо в контактных структурах на GaAs/ Колупаев И.Н., Ионова Е.Н., Цымбал В.А. // Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Физика и применение контакта металл-полупроводник».- Киев.-1987.

Изучение стабильности системы Au/Mo/Ti/GaAs методом резерфордовского рассеяния/ [Колупаев И.Н., Ионова Е.Н., Цымбал В.А. и др.] // Труды VIII Межотраслевого Совещания по физике радиационных повреждений. - Харьков.- 1988.

Определение параметров диодов Шоттки с гарантированной точностью/ [Колупаев И.Н., Ионова Е.Н., Цымбал В.А. и др.] // Труды IX Республиканского семинара по физике и технологии тонких пленок.- Ивано-Франковск.- 1988.

Бугаев Е.А. Обработка прямых ветвей ВАХ диодов Шоттки с различным последовательным сопротивлением/ Бугаев Е.А., Скибин П.А., Цымбал В.А. // Труды Всесоюзной конференции Физика и применение контакта металл -полупроводник. -К.- 1988. -С.39.

Цымбал В.А. Исследование методом обратного резерфордовского рассеяния боридов, как диффузионных барьеров в системе Au/GaAs/ Цымбал В.А., Масалитин Н.Д., Колупаев А.Н. // Труды докладов III конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям.- Харьков.- 2005.- С. 55- 58.

Цымбал В.А. Исследование термической стабильности контактов на арсениде галлия методом обратного резерфордовского рассеяния/ В. А. Цымбал, И. Н. Колупаев // Труды III конференции по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям.- Харьков.- 2005.- С. 49- 51.

А.с. 1324432 СССР Мишень для анализа элементного состава. Цымбал В.А., Сарана В.Д., Машкаров Ю.Г., Положительное решение от 08.04.86 на заявку № 396 1434 (31-25).

Анотація

Цимбал В.О. Стабільність контактно - металізаційних систем у приладах з бар'єром Шотткі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем. - Харківський національний університет радіоелектроніки.

Дисертація присвячена дослідженню деградації контактно - металізаційної системи на самих початкових стадіях формування бар'єру Шотткі та пошуку можливості надійного прогнозування зміни електронних параметрів потенціального бар'єру біля границі розділу, що формується. Поєднання резерфордівського зворотного розсіювання, електронної мікроскопії й рентгеноструктурного аналізу дозволило вперше встановити ряд важливих закономірностей досліджуваних систем на поверхні арсеніду галію. У роботі наводяться схеми устаткування та режими експлуатації установки спектроскопії зворотнього резерфордівського розсіяння. Дослідження охоплює декілька систем металізації, які відрізняються типом антидифузійних шарів - чистих металів, силіцидів та боридів, коли водночас зберігаються ідентичні технологічні умови формування контакту в цілому. Експериментальні дані проаналізовано в рамках моделей деградації, які наводяться в роботі, з метою оптимізації використання полікристалічних шарів як стабілізуючих факторів контактно - металізаційної системи.

Ключові слова: резерфордівське зворотнє розсіяння, контактно - металізаційна система, дифузійний бар'єр, бар'єр Шотткі, міжфазна границя, контакт метал-напівпровідник.

Аннотация

Цымбал В.А. Стабильность контактно-металлизационных систем в приборах с барьером Шоттки. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 - физика приборов, элементов и систем. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники.

Диссертация посвящена исследованию процессов деградации контактно - металлизационной системы на самых начальных стадиях формирования барьера Шоттки и поиску возможности надежного прогнозирования изменения электронных параметров потенциального барьера границы раздела, который формируется. Исследования базируются на объединении ядерно-физических методов контроля тонких пленок металлов и химических соединений на поверхности арсенида галлия с анализом фазового состава системы дифракционными методами. Большинство результатов, представленных в работе, относятся к перемещению золота в составе КМС на GaAs. С одной стороны, это определяется прямой практической потребностью микроэлектроники и приборостроительной промышленности (микро - и нанотехнологии), с другой - не умаляет общности полученных прогнозов и оценок.

В работе приводятся схемы оборудования и режимы эксплуатации установки спектроскопии обратного резерфордовского рассеяния. Достоинством метода РОР является «универсальность» по отношению к широкому набору компонентов, составляющих КМС.

Особенность рассеяния на ядрах элементов позволяет отделить эффекты «химического» окружения атомов в конкретных условиях (образование интерметаллидов, оксидов и т.д.). Такая независимость оказывается эффективной при комплексном исследовании, позволяющим добиваться объективной картины эволюции КМС.

Исследование охватывает несколько систем металлизации, которые отличаются типом антидиффузионных слоев - от чистых металлов к силицидам и боридам. При этом сохраняются идентичные технологические условия формирования контакта в целом. Выполненные исследования позволяют прийти к рекомендациям, которые следуют из выводов проведенных исследований. Это относится к общим принципам выбора материала для ДБ на основе термодинамической стабильности многокомпонентных соединений. Такие рекомендации дополняют известные принципы и относятся к поликристаллическим ДБ, широко применяемым на практике.

В работе делается сопоставление поликристаллических и аморфных слоев, отличающихся наличием «легких путей диффузии», но одновременно имеющих низкое (выгодное) значение удельного электросопротивление. Показано, что правильный выбор состава ДБ и его оптимальная термическая обработка, позволяют добиться положительных результатов. Экспериментальные данные обсуждаются в рамках моделей деградации, которые приводятся в работе, с целью оптимизации использования поликристаллических слоев в качестве стабилизирующего фактора контактно - металлизационной системы.

Abstract

Tsymbal V.A. Stability of contact metallized systems with Schottky barriers. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of candidate of science in physics and mathematics on speciality 01.04.01 - physics of instruments, elements and systems. - Kharkiv National University on Radioelectronics, 2010.

The thesis is aimed to investigation of degradation process in the contact metalized system during the earliest stages of Schottky barrier formation and to look for some opportunity to make a reliable forecast of the change of the electronic parameters of the potential barrier, which forms near the boundary surface. The method which combines Rutherford back scattering technique, electronic microscope and radiometallography makes it possible to fix for the first time some important rules for the investigated systems on the Ga-As surface. Both an installation diagram and the operating conditions description of RBS technique are presented. The field of investigations covers some types of metalized systems, which differ from one to another with the type of anti-diffusion layers, such as pure metals, silicides and borates. The experimental data were processed and analyzed under degradation models, which were aimed to optimize the use of the polycrystal layers for the stabilization of the contact metalized systems.

Key words: Rutherford reversed scattering, contact metallizing system, diffusion barrier, Schottky barrier, interphase boundary, metal- semiconductor contact.

Размещено на Allbest.ru

...