НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ

ІМ. В.Є.ЛАШКАРЬОВА НАН УКРАЇНИ

КУДРИК ЯРОСЛАВ ЯРОСЛАВОВИЧ

УДК 621.382

ВПЛИВ АКТИВНИХ ОБРОБОК НА ПРОЦЕСИ ФОРМУВАННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ ОМІЧНИХ ТА БАР’ЄРНИХ КОНТАКТІВ ДО КАРБІДУ КРЕМНІЮ

05.27.06 – технологія, обладнання та

виробництво електронної техніки

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України

Науковий керівник

Доктор технічних наук, професор

Конакова Раїса Василівна, Інститут фізики напівпровідників

ім. В.Є.Лашкарьова НАН України, провідний науковий співробітник

Офіційні опоненти:

Доктор фіз.-мат. наук, професор Комащенко Валерій Миколайович,

Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАНУ, зав. відділом

доктор фіз.-мат. наук, професор Чайка Василій Євгенійович,

Міністерство освіти і науки України, м. Київ,

Київський Університет зв'язку і телекомунікаційних технологій

Провідна організація:

Інститут металофізики ім. Г.В.Курдюмова НАН України, м. Київ.

Захист відбудеться "21" січня 2004 р. о 1415 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.199.01. в Інституті фізики напівпровідників НАН України за адресою: м. Київ, 03028, проспект Науки 45

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інтстуту фізики

напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України.

(03028, Київ, проспект Науки 45)

Автореферат розісланий "21" грудня 2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Кандидат фізико-математичних наук Охріменко О.Б.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Успіхи високотемпературної твердотільної електроніки, базовим матеріалом якої є карбід кремнію, як показано в ряді робіт, виконаних у ФТІ ім. А.Ф. Іоффе РАН, Санкт-Петербурзькому державному електротехнічному Університеті “ЛЕТI”, в дослідницьких центрах Японії, Німеччини, Франції, Італії, США, залежать не лише від якості вихідного напівпровідникового матеріалу, а й у значній мірі визначаються властивостями омічних і бар’єрних контактів. Особливо це стосується мікрохвильових діодів із бар’єром Шотткі, для яких при високому рівні вхідної потужності дуже суттєвою стає термостабільність контактів. Оскільки фізико-хімічні і структурні властивості перехідного шару в контакті метал–напівпровідник обумовлюють якість і надійність дискретних напівпровідникових приладів та інтегральних схем, то залишається актуальним пошук матеріалів для контактів, які забезпечують мінімально можливі перехідні шари, або взагалі не взаємодіючих з напівпровідником до температур, що значно перевищують робочі. Як було показано на прикладі контактів до кремнію та арсеніду галію, таким вимогам відповідають аморфні та квазіаморфні плівки нітридів та боридів титану. Це забезпечується, перш за все, хімічною пасивністю та низькою дифузійною проникністю таких плівок в сукупності з їхньою високою електропровідністю. Саме таким вимогам повинні відповідати бар’єрні контакти до карбіду кремнію, аби було можливо реалізувати його унікальні високотемпературні властивості. В останні роки активізувався пошук таких контактів до карбіду кремнію (переважно карбіди, вольфраміди, нітриди туготопких металів). У відповідності з цим, актуальним є дослідження бар’єрних контактів до карбіду кремнію, сформованих боридами титану та цирконію.

Зв’язок роботи з науковими програмами:

Дисертаційна робота виконувалася в рамках тем: “Вивчення впливу надвисокочастотного випромінювання на утворення, розпад і відпал домішково-дефектних комплексів у гетерогенних структурах на основі сполук А3В5”, 2000-2002 рр. (Постанова Бюро ВФА НАН України № 12 від 16.11.1999, номер держреєстрації 0100 U000119.

1. “Розробка та дослідження мікрорельєфних фотоперетворювачів із гетероепітаксійними переходами InGaAs/GaAs та AlGaAs/GaAs” (Проект УНТЦ UZB-56(J), 2002-2004 рр.).

2. “Фізичні та фізико-технічні основи створення напівпровідникових матеріалів і функціональних елементів для систем сенсорної техніки", 2000-2002 рр. (Постанова ВФА НАН України № 12 від 11.11.1999 р., номер держреєстрації 0100 U000148).

Мета роботи полягала у дослідженні термостабільних бар’єрних контактів на основі боридів цирконію та титану для карбідкремнієвих приладових структур.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

- вивчити вплив імпульсних термічних обробок (швидка термічна обробка, електроіскрова та електронно-променева обробки) на властивості омічних контактів до карбіду кремнію п-типу);

- вивчити фізичні процеси, які виникають на межі поділу контактів Ti (Ni)–n-SiC, які традиційно використовуються, а також TiBx (ZrBx)-n-SiC, під час активних впливів (швидка термічна обробка, -радіація 60Со, мікрохвильове випромінювання);

- створити терморегулюючий пристрій на діапазон температур 77-1000 К для автоматизованого стенда вимірювання вольтамперних характеристик діодів Шотткі.

Об’єктом дослідження є процес зміни параметрів бар’єрних та омічних контактів до n-карбіду кремнію під впливом -радіації 60Со та швидких термічних обробок.

Предметом дослідження вибрані карбідкремнієві діодні структури з бар’єром Шотткі, виготовлені на масивному та епітаксійному n-карбіді кремнію.

В роботі використані такі методи дослідження: метод вимірювання вольтамперних характеристик (ВАХ) в діапазоні температур 77 – 1000 К, який дозволяє отримувати основні параметри діодів Шотткі і вивчати механізми струмопереносу в контактах; метод електронної Оже-спектроскопії (ЕОС) для визначення профілю розподілу компонентів у контактах; метод атомно-силової мікроскопії (АСМ) для аналізу морфології поверхні металу та напівпровідника; метод вимірювання вольтфарадних характеристик (ВФХ) для визначення концентрації вільних носіїв заряду в карбіді кремнію; метод вторинної іонної мас-спектроскопії для визначення елементного складу в приповерхневому шарі карбіду кремнію; метод вимірювання передавальних характеристик діодів Шотткі для визначення параметрів детекторного діоду як сенсора НВЧ-потужності.

Наукова новизна роботи полягає в наступному:

- показано, що домінуючим фактором, який визначає властивості невипрямляючого контакту Ni–n-6H(21R)SiC при швидкій термічній обробці, є формування силіцидів нікелю, а у випадку електроіскрової обробки – утворення розвинутого мікрорельєфу напівпровідника;

- встановлено, що відсутність хімічної взаємодії між TiBx (ZrBx)-n-6H(4H) SiC при швидкій термічній обробці до 1000 °С є основним фактором, який обмежує розмиття перехідного шару в бар’єрних контактах, які зумовлюють їхню термостійкість;

- показано, що у карбідкремнієвих діодах Шотткі, виготовлених на масивному SiC з густиною дислокацій ?105 см-2, вирощених методом Лелі і легованих до концентрації (12)1018 см-3, основною компонентою прямозміщеного бар’єру Шотткі в діапазоні температур 77–500 К є тунельний струм, зумовлений тунелюванням по дислокаціях, що перетинають область просторового заряду.

Практична цінність роботи полягає в наступному:

- використанні в якості бар’єрного контакту до n-6HSiC квазіаморфного сплаву TiBx для створення високочутливого термостабільного детекторного діода, перспективного в якості сенсора НВЧ потужності;

- встановленні взаємозв’язку параметрів омічного контакту з процесами обробки поверхні карбіду кремнію за допомогою ШТВ, ЕІО та ЕЛО;

- розробці та апробації в експерименті терморегулюючого пристрою на діапазон температур 77–1000 К для автоматизованого стенда вимірювання ВАХ дво- та триполюсників;

розробці методики підвищення точності визначення параметрів діодних структур з бар’єром Шотткі.

Особистий науковий внесок дисертанта у роботах, що опубліковані в співавторстві, полягає у проведенні вимірювань електричних характеристик бар’єрних та омічних контактів до карбіду кремнію та обробці експериментальних результатів, створенні терморегулюючого пристрою та розробці методу підвищення точності вимірювання фактора ідеальності прямої гілки ВАХ діодів Шотткі. Дисертант брав участь в інтерпретації та узагальненні отриманих результатів.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідалися й обговорювалися на:

- IV, V International Seminar on Silicon Carbide and Related Materials (Novgorod the Great, Russia, 2002, 2004);

- 10th International Conference on Silicon Carbide and Related Materials (Lyon, France, 2003);

- 5th European Conference on Silicon Carbide and Related Materials (Bologna, Italy, 2004);

- 12ой, 13ой, 14ой Международной Крымской конференции “СВЧ техника и телекоммуникационные технологии” (Севастополь, Украина, 2002, 2003, 2004);

- 25th International Semiconductor Conference (Sinaia, Romania, 2002);

- the Fourth International Conference on Advanced Semiconductor Devices and Microsystems (Smolenice Castle, Slovakia, 2002);

- 8ая и 9ая Международная научно-техническая конференция “Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники” (Дивноморское, Россия, 2002, 2004);

- 3я Международная конференция “Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах” (Томск, Россия, 2002);

- III Республиканская конференция по физической электронике (Ташкент, Республика Узбекистан, 2002);

- Міжнародна науково-практична конференція “Структурна релаксація у твердих тілах” (Вінниця, Україна, 2003);

- Четвертая Международная научно-техническая конференция “Микроэлектронные преобразователи и приборы на их основе” (Баку, Азербайджан, 2003);

- ІХ Міжнародна конференція “Фізика і технологія тонких плівок” (Івано-Франківськ, Україна, 2003);

- IV Міжнародна школа-конференція “Актуальні проблеми фізики напівпровідників” (Дрогобич, Україна, 2003).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 7 статей у провідних фахових журналах, 13 у збірниках праць міжнародних наукових конференцій, а також 6 тез доповідей на наукових конференціях.

Структура та об’єм дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох глав та заключної частини.

В роботі 128 сторінок машинописного тексту, з них 103 сторінки основного тексту та 6 сторінок додатків, 48 ілюстрацій, 9 таблиць та список літератури з 170 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі показано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі роботи, наукову новизну та апробацію результатів дослідження, вказані структура та об’єм роботи.

У першому розділі представлений огляд літератури з особливостей формування омічних та бар’єрних контактів до карбіду кремнію. Розглянуто вплив термічних та радіаційних обробок на параметри карбідкремнієвих діодів Шотткі. Проаналізовані механізми деградації бар’єрних контактів до карбіду кремнію. Наведені відомості про перспективи створення карбідкремнієвих діодів Шотткі з підвищеною термічною стійкістю. Обґрунтовані мета та задачі дисертаційної роботи.

У другому розділі розглядаються методичні аспекти формування та методів обробки карбідкремнієвих приладових структур з бар’єром Шотткі. Наводиться опис конструкції та технології виготовлення бар’єрних та омічних контактів, методи дослідження й обробки результатів вимірювань, способи зовнішніх впливів. Описана конструкція автоматизованого стенду для вимірювання ВАХ діодів Шотткі в діапазоні температур 77–1000 К з похибкою встановлення температури не більше 0,7%, запропоновано метод підвищення точності експериментальної оцінки висоти бар’єра для ВАХ з низьким значенням шунтуючого опору. Суть методу полягає у врахуванні впливу шунтуючого опору дефектної природи та послідовного опору товщини підкладки та омічного контакту на загальний вигляд ВАХ приладу.

ВАХ діода Шотткі із шунтуючим опором описується виразом:

де - шунтуючий опір; - послідовний опір; - коефіцієнт ідеальності; - стала Больцмана; - температура; - площа бар’єра; - висота бар’єра, А* - стала Річардсона, І0 – струм насичення.

Апроксимуючи цією функцією ВАХ, можна визначити її параметри – висоту бар’єра, фактор ідеальності, шунтуючий опір та послідовний опір. Метод дозволяє автоматизувати розрахунок висоти бар’єра під час автоматичних вимірів.

В третьому розділі досліджені омічні контакти до карбіду кремнію 21R i 6H політипів, сформовані магнетронним розпилюванням нікелю на поверхню карбіду кремнію, що попередньо піддана фотонній очистці або електроіскровій чи електронно-променевій обробці, а після напилювання нікелю - швидкій термічній обробці при Т = 400, 600, 750, 900, 1000 та 1100 °С.

На рис. 1 представлені залежності питомого опору с контактів Ni–n-21R(6H)SiC від температури ШТВ, сформованих на гранях та . При ШТВ до 400 °С контакти мають бар’єрну ВАХ. Після ШТВ при температурах вище 750 °С ВАХ стають омічними з с=10-4 .см2 і слабо змінюються при збільшенні температури

Рис. 1. Залежності питомого опору с контактів Ni–n-21R(6H) SiC від температури ШТВ, сформованих на гранях та .

ШТВ до 1100 °С. Ці вимірювання практично не залежать від політипу (21R SiC або 6H SiC) та грані, на якій сформовано контакт. Про це свідчать профілі розподілукомпонентів у вихідних контактів та тих, що пройшли ШТВ при Т = 1000 °С (контакт Ni–n-6H SiC) та 1100 °С (контакт Ni–n-21R SiC), наведені на рис. 2. При відпалі контактів Ni–SiC нікель витрачається на формування та перетворення метастабільних фаз силіциду нікелю. З рис. 2 видно, що в залежності від грані, на якій сформовано контакт, цей процес супроводжується збільшенням або концентрації вакансій вуглецю, або ж кремнієвих вакансій на межі поділу. При цьому морфологія поверхні межі поділу фаз після ШТВ стає розвинутою, що підтверджується дослідженнями її методом атомно-силової мікроскопії.

Аналіз ВАХ контактів Ni–6Н SiC, сформованих на гранях та , що піддані електроіскровій обробці перед напилюванням нікелю, показав, що контакти є омічними з достатньо низьким с~(2,53)10-3 .см2, яке практично не змінюється при ШТВ від 400 °С до 1100 °С, незалежно від грані, на відміну від подібних контактів, виготовлених на не підданих електроіскровій обробці гранях та 6Н SiC.

Показано, що омічність контактів Ni–n-6H SiC після електроіскрової обробки обумовлена наявністю розвинутого рельєфу на межі поділу, який у звичайних контактах (без ЕІО) з’являється тільки після ШТВ при температурах, вищих за 750 °С. Другий фактор, що сприяє зменшенню с після ЕІО, який зумовлює небар’єрні механізми струмопереносу, пов’язаний зі складним хімічним вмістом поверхні SiC після ЕІО, що підтверджено дослідженнями поверхневого складу SiC методом вторинної іонної мас-спектроскопії.

Рис. 2. Розподіл атомного вмісту Si, C та Ni у контактах Ni–n-21R (6H)SiC, сформованих на гранях та до та після ШТО.

Встановлено також, що після електронно-променевої обробки поверхня 6H SiC, незалежно від оброблюваної грані, стає більш досконалою, середньоквадратична шорсткість, за даними АСМ, зменшується на ній в порівнянні з вихідною в 2,5 рази.

Контакти Ti–n-SiC, сформовані на обробленій таким чином поверхні SiC, були омічними з с~6.10-4 .см2, без попередньої ШТО, тоді як на вихідній (не підданій ЕПО) поверхні 6H SiC контакти Ti–n-SiC були випрямлюючими з b 0,63 еВ. Показано, що подібні зміни в контактах, виготовлених на зразках SiC після ЕПО, зумовлені видаленням порушеного шару, який присутній на поверхні вихідних зразків, і пов’язаним з цим зменшенням густини електронних станів, що знаходиться у відповідності з даними роботи (Hara S. et all // Appl. Surf. Sci. 1997, v.117/118, p.394) за рахунок різних варіантів хімічної обробки поверхні 6H SiC змінювались її структурна досконалість та густина поверхневих станів. При цьому властивості контактів Ti–6H SiC, як і в нашому випадку, змінювалися від бар’єрних (b 0,6 еВ) у вихідному зразку до омічних з 6.10-3 .см2 після хімічної обробки, яка підвищує структурну досконалість поверхні.

В четвертому розділі викладаються фізико-технологічні аспекти створення діодних структур з бар’єром Шотткі на основі масивного та епітаксійного карбіду кремнію п-типу 6Н- та 4Н-політипів. В якості бар’єроутворюючих контактів використані аморфні (квазіаморфні) фази впровадження TiBx i ZrBx, отримані магнетронним напилюванням TiBx i ZrBx з пресованих мішеней стехіометричного складу.

Проаналізовано вплив ШТО до Т = 1000 °С на міжфазні взаємодії у контактах TiBx(ZrBx)–n-6H SiC та на морфологію поверхні межі поділу фаз TiBx(ZrBx)–n-6H SiC. Показано, що ШТО до Т = 1000 °С практично не впливає на фазоутворювання і масоперенос у контактах, що підтверджено профілями розподілу компонентів у контактах TiBx–n-6H SiC (рис. 3) та відсутністю морфологічних змін на межі поділу за даними АСМ. Протяжність перехідного шару (~200 A) та його склад зберігаються ідентичними до та після ШТО, що підтверджують висновки про термічну стабільність бар’єрних властивостей контакту.

Рис. 3. Профілі розподілу компонентів в контактах TiBx–n-6H SiC до (а) та після ШТО при 1000 °С (б).

До та після ШТО були досліджені ВАХ у діапазоні температур 77–773 К. ШТО практично не змінила електричних характеристик бар’єрних контактів. Показано, що при Т 400 К пряма гілка ВАХ діодів Шотткі може бути описана однією експонентою вигляду при зміні струму на 5–7 порядків, де І – струм через діод, V - прикладена напруга, q – заряд електрона, Т – характеристична енергія тунелювання. Величина Т мало залежить від температури і лежить у діапазоні 32 50 мeВ для різних зразків. При напругах порядку 25 30 меВ ВАХ також описується вказаною вище експонентою при Т 3 меВ. Наведені аргументи свідчать про те, що основною компонентою струму при Т 500 К є тунельний струм, пов’язаний з тунелюванням по дислокаціях, що перетинають область просторового заряду, що підтверджується рентгенівськими топограмами вихідних зразків n-6H SiC, а також лінійною залежністю струму насичення від температури.

При температурах, вищих за 500 К, як правило, домінує надбар’єрний струм, що описується стандартним виразом , де - фактор ідеальності, - стала Больцмана, - температура.

Показано, що реалізація факторів ідеальності n~1,4 1,5 при Т = 300 К не є доказом домінування в струмопроходженні надбар’єрного механізму.

Аналіз зворотної гілки ВАХ таких діодних структур показав, що тунельна компонента струму переважає практично в усьому діапазоні температур. Встановлено, що в діодних структурах Au–TiBx–n-15R SiC механізм струмопереносу на прямій гілці ВАХ у діапазоні температур 77–400 К є також тунельним. При опроміненні -квантами 60Со в діапазоні доз 5.104 109 Р механізм струмопереносу не змінюється, а параметри бар’єру Шотткі не погіршуються.

В результаті дослідження впливу мікрохвильового опромінення частотою 2,45 ГГц на ВАХ діодів Шотткі Au–TiBx–n-6H SiC показана можливість керування параметрами бар’єра Шотткі (b, фактором ідеальності п, струмом насичення IS) і запропонований діапазон доз, після опромінення в якому поліпшуються ВАХ. Розглянуто можливі механізми ефекту поліпшення параметрів карбідкремнієвих діодів Шотткі, що спостерігається.

Досліджені електричні характеристики діодів Шотткі Au–ZrBx(Ti)–n-n+-4H SiC, виготовлених на епітаксійних n-n+ структурах 4H SiC. Показано, що при Т = 300 К на прямій гілці ВАХ домінує струм термоелектронної емісії, b 0,83 еВ, а фактор ідеальності п 1,2 для бар’єроутворюючого контакту ZrBx, та b 0,95 еВ, п 1,17 для титанового бар'єра Шотткі.

Досліджені передаточні характеристики корпусованого діода Шотткі Au–TiBx–n-6H SiC при різних струмах зміщення на частоті 300 МГц. Результати вимірювань передаточних характеристик наведені на рис. 4. До значень вхідної потужності ~10 мВт детектор має характеристику, яка є близькою до квадратичної. Перехід від квадратичної залежності до квазілінійної спостерігався при вхідній потужності ~10 мВт. Детекторні діоди на квадратичній дільниці залежності мають максимальну чутливість при величинах прямого струму 0,5 3 мкА. При цьому струми зміщення в досліджуваних діодах на порядок нижчі, ніж в арсенідгалієвих діодах Шотткі. Як випливає з рис. 4, особливістю карбідкремнієвих діодів з бар’єром Шотткі Au–TiBx–n-6H SiC є можливість їх роботи при подачі на вхід детектора потужності до 1 Вт. Динамічний діапазон лінійної ділянки передаточної характеристики складає 50 дБ.

Рис. 4. Передаточні характеристики корпусованого діода Шотткі Au–TiBx–n-6H SiC на частоті 300 МГц: залежність вихідної напруги (1) та чутливості (2) від вхідної потужності.

ВИСНОВКИ

1. Встановлено, що аморфні та квазіаморфні плівки TiBx (ZrBx), отримані магнетронним напилюванням на поверхню n-SiC, незалежно від політипу та грані, в результаті швидкої термічної обробки до 1000 °С не зазнають структурних та фазових перетворень, що дозволило запропонувати їх у якості термостійких бар’єрних контактів до SiC. ВАХ діодних структур з бар’єром Шотткі TiBx(ZrBx)–n-SiC суттєво не змінюються після ШТО до 1000 °С і зберігають бар’єрні властивості.

2. Показано що формування невипрямляючого контакту на межі поділу Ni–n-6H(21R)-SiC при ШТВ некогерентним ІЧ опроміненням в інтервалі температур Т –1100 оС відбувається за рахунок утворення силіцидів нікелю і пониження внаслідок цього висоти бар’єру Шотткі (а при ЄПО – внаслідок формування розвинутого мікрорельєфу на межі поділу фаз) і підсилення генераційно-рекомбінаційних процесів при струмопереносі, що в обох випадках обумовлюють лінійність вольтамперних характеристик з питомим контактним опором 10-4 10-3 .см2.

3. Встановлено, що електронно-променева обробка поверхні n-6H SiC перед нанесенням плівки металу (титану) призводить до видалення з поверхні SiC порушеного шару, а послідуюче напилювання титану на таку поверхню SiC формує омічний контакт з питомим опором ~6.10-4 .см2 без високотемпературного впалювання.

4. На основі аналізу прямих гілок ВАХ діодних структур з бар’єром Шотткі TiBx–n-6H SiC, виміряних у діапазоні температур 77–700 К і теоретичної підгонки ВАХ до експериментальних, показано, що надлишковий струм, пов’язаний з тунелюванням по дислокаціях, що перетинають область просторового заряду, домінує в широкому діапазоні температур (77–500 К), на відміну від низькотемпературного тунелювання, характерного для бар’єрних структур.

5. Розроблено та апробовано в експерименті терморегулюючий пристрій у діапазоні температур 77–1000 К і методику підвищення точності експериментальної оцінки параметрів бар’єра Шотткі: b – не гірше 1,3%, п – не гірше 1,2%.

6. Показана можливість поліпшення параметрів бар’єрів Шотткі TiBx (ZrBx)–n-SiC та підвищення однорідності розподілу їх по пластині в результаті радіаційних обробок (мікрохвильове опромінення й опромінення -квантами 60Со).

7. Запропонований високочутливий термостабільний детекторний діод, в якому в якості бар’єрного контакту до n-6H SiC використаний квазіаморфний шар TiBx і омічного контакту - силіцид нікелю.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В

НАСТУПНИХ РОБОТАХ:

1. Болтовец Н.С., Иванов В.Н., Иванов В.Н., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Литвин О.С., Литвин П.М., Миленин В.В. Межфазные взаимодействия и особенности структурной релаксации в контактах TiBx–n-GaAs (InP, GaP, 6H SiC), подвергнутых активным обработкам // ФТП. – 2004. - Т.38. - №7. - С.769-774.

2. Boltovets N.S., Zorenko A.V., Ivanov V.N., Vlaskina S.I., Konakova R.V., Kudryk Ya.Ya., Lytvyn P.M., Lytvyn O.S., Milenin V.V., Abdizhaliev S.K. Peculiarites of the formation and thermal stability of barrier contacts in high-sensivity silicon carbide detector diodes // Technical Physics Letters. - 2003. - V.29. - №1. - Р.47-55.

3. Konakova R.V., Rengevich O.E., Kurakin A.M., Kudryk Ya.Ya. A universal automatized complex for control and diagnostics of semiconductor devices and structures // Semiconductor Phys., Quantum and Optoelectronics. - 2002. - V.5. - №4. - Р.449-452.

4. Abdizhaliev S.K., Ismailov K.A., Kamalov A.B., Kudryk Ya.Ya. Effect of microwave treatment on the parameters of Au–TiBx–GaAs (SiC 6H) surface-barrier structures // Semiconductor Phys., Quantum and Optoelectronics. - 2003. - V.6. - №2. - Р.202-204.

5. Boltovets N.S., Ivanov V.N., Konakova R.V., Kudryk Ya.Ya., Milenin V.V., Lytvyn O.S., Lytvyn P.M., Vlaskina S.I., Agueev O.A., Svetlichny A.M., Soloviev S.I., Sudarshan T.S. SiC Schottky-barrier diodes formed with TiBx and ZrBx amorphоus layers // Semiconductor Phys., Quantum and Optoelectronics. - 2004. - V.7. - №1. - Р.60-62.

6. S.P. Avdeev, O.A. Agueev, R.V. Konakova, Ya.Ya. Kudryk, O.S. Lytvyn, P.M. Lytvyn, V.V. Milenin, D.A. Sechenov, A.M. Svetlichny, S.I. Soloviev, T.S. Sudarshan. Effect of pulse thermal treatments on the Ni(Ti)n-21R(6H)-SiC contact parameters // Semiconductor Phys., Quantum and Optoelectronics, 2004. V.7, №3. p.272-278.

7. Абдижалиев. С.К., Кудрик Я.Я. Электрофизические свойства диодов Шоттки под действием микроволнового излучения // Петербургский журнал электроники. 2004, №2, с.48-53.

8. Boltovets N.S., Ivanov V.N., Abdizhaliev S.K., Konakova R.V., Kudryk Ya.Ya., Lytvyn P.M., Lytvyn O.S., Milenin V.V., Rengevich O.E., Venger E.F., Vlaskina S.I. Interactions between phases and thermal stability of TiBx (ZrBx)n-SiC 6H contacts // Proc. the Fourth International Conference on Advanced Semiconductor Devices and Microsystems. - Smolenice Castle (Slovakia). - 14-16 October, 2002. - Р.95-98.

9. Boltovets N.S., Ivanov V.N., Zorenko A.V., Konakova R.V., Kudryk Ya.Ya., Milenin V.V., Abdizhaliev S.K. Highly sensitive microwave detecting AuTiBxn-SiC 6H diodes // Proc. International Semiconductor Conference CAS 2002. - Sinaja (Romania). - 8-12 October, 2002. - Р.49-52.

10. Кудрик Я.Я. Исследование термостойких барьерных контактов к монокристаллам n-6H SiC // Труды четвертой международной научно-технической конференции “Микроэлектронные преобразователи и приборы на их основе” (МЭПП-2003). - Баку-Сумгаит (Азербайджан). - 16-18 декабря, 2003. - С.22-26.

11. Boltovets N.S., Ivanov V.N., Svechnikov Yu.N., Belyaev A.E., Avksentiev A.Yu., Konakova R.V., Kudryk Ya.Ya., Kurakin A.M., Milenin V.V. Ohmic and barrier contacts to SiC- and GaN-based microwave diodes // Proc. 14th International Crimean Conference “Microwave & Telecommunication Technology (CriMiCo’2004). - Sevastopol (Crimea, Ukraine). - 13-17 September, 2004. – Р.526-527.

12. Болтовец.Н.С., Іванов В.Н., Абдижалиев С.К., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я. , Литвин О.С., Литвин П.М., Миленин В.В., Ренгевич А.Е. Термостойкие барьеры Шоттки Au–ZrBx–n-SiC 6H // Труды 12ой Международной крымской конференции “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (CriMiCo’2002). - Севастополь (Крым, Украина). - 9-13 сентября, 2002. – Р.159-160.

13. Болтовец Н.С., Иванов В.Н., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Миленин В.В., Агеев О.А., Светличный А.М., Соловьев С., Sudarshan T.S. Технологические аспекты создания планарных микроволновых диодов с барьером Шоттки Au–Ti (ZrBx)–n-n+ 4H SiC // Труды 13ой Международной крымской конференции “СВЧ-техника и телекоммуникации” (CriMiCo’2003). - Севастополь.- 8-12 сентября, 2003. – Р. 562-563.

14. Болтовец Н.С., Данильченко Б.А., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Миленин В.В. Влияние малых доз -радиации на параметры карбидкремниевых диодов Шоттки // Труды XIV международного совещания “Радиационная физика твердого тела”. – Севастополь. - 5-10 июля, 2004. – Р.409-413.

15. Абдижалиев С.К., Кудрик Я.Я. Влияние микроволнового излучения на электрофизические свойства диодов с барьером Шоттки Au–TiBx–n-SiC 6H // Труды XIV международного совещания “Радиационная физика твердого тела”. – Севастополь. - 5-10 июля, 2004. – с.439-444.

16. Болтовец Н.С., Іванов В.Н., Капитанчук Л.М., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Литвин О.С., Литвин П.М., Миленин В.В. Межфазные взаимодействия и механизм структурной релаксации в контактах TiBx–n-GaAs (InP, GaP, SiC) // Матеріали ІХ міжнародної конференції "Фізика і технологія тонких плівок". – Івано-Франківськ. – 19–24 травня, 2003. – с.187-188.

17. Кудрик Я.Я Исследование термостойких барьерных контактов к SiC // Матеріали ІХ міжнародної конференції "Фізика і технологія тонких плівок". – Івано-Франківськ. – 19–24 травня, 2003. – Р.210-211.

18. Миленин В.В., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Литвин О.C., Литвин П.М, Власкина С.И., Родионов В.Е. Межфазные взаимодействия и эффекты релаксации внутренних механических напряжений в структурах TiB2–GaAs (InP, GaP, SiC) // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Структурна релаксація у твердих тілах”. – Вінниця: – 13-15 травня, 2003. – с. 124-125.

19. Болтовец Н.С., Конакова Р.В., Власкина C.И., Кудрик Я.Я., Миленин В.В., Литвин П.М., Абдижалиев С.К., Исмайлов К.А., Капитанчук Л.М. Влияние быстрых термических и СВЧ обработок на барьерные свойства контакта TiBx–n-SiC 6H // Труды III международной конференции “Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах”. – Томск. - 29 июля-3 августа, 2002. - С.256-258.

20. Болтовец Н.С., Іванов В.Н., Абдижалиев С.К., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Литвин П.М., Литвин О.С., Миленин В.В., Ренгевич А.Е. Электрофизические свойства контактов ZrBx (TiBx)-n-6H SiC, подвергнутых быстрому термическому отжигу // Труды восьмой международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы микроэлектроники и твердотельной электроники", часть 1. - Дивноморское (Россия). - 14-19 сентября, 2002. – С.120-123.

21. Агеев О.А., Светличный А.М., Сеченов Д.А., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Литвин О.С., Миленин В.В., Авдеев С.П. Применение импульсной термообработки для модификации параметров контактов металл–карбид кремния // Труды девятой международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы микроэлектроники и твердотельной электроники", часть 1. - Дивноморское (Россия). - 12-17 сентября, 2004. – С.144-146.

22. Болтовец Н.С., Конакова Р.В., Кудрик Я.Я., Литвин П.М., Миленин В.В., Агеев О.А., Сеченов Д.А., Светличный А.М., Саченко А.В. Особенности токопереноса в SiC диодах Шоттки при прямом смещении // Труды девятой международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы микроэлектроники и твердотельной электроники", часть 1. - Дивноморское (Россия). - 12-17 сентября, 2004. – С.144-146.

23. Agueev O.A., Avdeev S.P., Konakova R.V., Kudryk Ya.Ya., Lytvyn O.S., Milenin V.V., Sechenov D.A., Svetlichny A.M., Soloviev S.I., Sudarshan T.S.. Rapid thermal processing of metal contacts to SiC substrates //Abstracts V International seminar on Silicon Carbide and Related Materials (ISSCRM). - Velikiy Novgorod (Russia). - 25-26 May, 2004. - Р.87-88.

24. Agueev O.A., Avdeev S.P., Konakova R.V., Kudryk Ya.Ya., Lytvyn O.S., Milenin V.V., Sechenov D.A., Svetlichny A.M., Soloviev S.I., Sudarshan T.S. Some features of current flow in forward-biased silicon carbide Schottky diodes and p-n junctions //Abstracts V International seminar on Silicon Carbide and Related Materials (ISSCRM). - Velikiy Novgorod (Russia). - 25-26 May, 2004. - Р.115.

25. Boltovets N.S., Ivanov V.N., Kapitanchuk L.M., Vlaskina S.I., Konakova R.V., Lytvyn P.M., Lytvyn O.S., Milenin V.V., Abdizhaliev S.K., Rengevich O.E., Rodionov V.E. Effect of rapid thermal annealing on the barrier properties of TiBx–n-6H SiC contact // Abstracts IV International seminar on Silicon Carbide and Related Materials (ISSCRM-2002). - Velikiy Novgorod (Russia). - 30-31 May, 2002. - Р.65-66.

26. Конакова Р.В., Болтовец Н.С., Иванов В.Н., Кудрик Я.Я., Миленин В.В., Литвин О.С, Литвин П.М, Агеев О.А., Светличный А.М., Соловьев С., Sudarshan T.S. SiC Schottky-barrier diodes formed with TiBx and ZrBx amorphus layers //Abstracts 10th International Conference on Silicon Carbide and Related Materials ICSCRM2003. - Lyon.-France. - 5-10 October, 2003. – Р.175.

Анотація

Кудрик. Я.Я. Вплив активних обробок на процеси формування та властивості омічних та бар’єрних контактів до карбіду кремнію. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.06 – технологія, обладнання та виробництво електронної техніки. Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню процесів на межі поділу метал/карбід кремнію під впливом активних обробок. Встановлено, що аморфні та квазіаморфні плівки TiBx (ZrBx) у результаті швидкої термічної обробки (ШТО) до температури 1000 °С не зазнають структурних і фазових перетворень. Структури з бар’єром Шотткі на їх основі є стійкими до ШТО до температури 1000 °С та до опромінення -квантами 60Со (до дози 109 Р). Для формування омічного контакту до SiC з контактним опором були використані, поряд з термічними, також атермічні обробки. Виявлено, що питомий опір і термічна стійкість контактів, сформованих атермічними обробками, такі самі, як і при термічному формуванні.

Ключові слова: контакт Шотткі, омічний контакт, карбід кремнію, швидкий термічний відпал, -опромінення, бориди титану, бориди цирконію, мікрохвильова обробка.

SUMMARY

Ya.Ya. Kudryk. Effect of active actions on the formation processes and properties of ohmic and barrier contacts to silicon carbide. – A typescript.

Thesis for a Candidate of Technical Sci. degree (specialty 05.27.06 – technology, equipment and manufacturing of electronic facilities). – V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2004.

The thesis deals with investigation of processes occurring at metal/silicon carbide interface exposed to active treatments. It is determined that amorphous and quasi-amorphous TiBx (ZrBx) films exposed to rapid thermal annealing (RTA) up to a temperature of 1000 °C do not exhibit structure and phase transitions. The Schottky barrier structures on their basis are tolerant to RTA up to a temperature of 1000 °C and to 60Co -irradiation (doses up to 109 R). Along with thermal treatments, non-thermal ones were also applied to form ohmic contact to SiC with contact resistance. It is determined that resistivity and thermal stability of contacts formed with non-thermal treatments are the same as those obtained at thermal formation.

Key words: Schottky contact, ohmic contact, silicon carbide, rapid thermal annealing, -irradiation.

Аннотация

Кудрик. Я.Я. “Влияние активных обработок на процессы формирования и свойства омических и барьерных контактов к карбиду кремния”.- рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук за специальностью 05.27.06 – технология оснащения и производство электронной техники. Институт физики полупроводников им. В.Е.Лашкарева НАН Украины, Киев, 2004.

Диссертация посвящена исследованию процессов на границе раздела металл/карбид кремния под влиянием активных обработок. Установлено, что в аморфных и квазиаморфных пленках TiBx(ZrBx) полученных магнетронным распылением на поверхность SiC независимо от его политипа и грани в результате быстрой термической обработки до 1000 °С не происходит структурных и фазовых преобразований, что позволило предложить их в качестве термостойких барьерных контактов к SiC. ВАХ диодных структур с барьером Шоттки TiBx(ZrBx)-n-SiC существенно не изменяются после БТО до 1000 °С и сохраняют барьерные свойства.

Показано и объяснено сходство процессов на границе раздела фаз Ni–n-6H(21R) SiC независимо от грани, на которой создается омический контакт и от вида обработки – быстрая термическая обработка напыленного контакта или электроискровая обработка поверхности SiC перед напылением никеля и без последующего вжигания при Т=1000 °С, что заключается в формировании в обоих случаях развитого микрорельефа на границе раздела фаз, что приводит к усилению генерационно-рекомбинационных процессов при токопереносе, что предопределяет линейность вольтамперных характеристик с удельным контактным сопротивлением 10-4 10-3 .см2. Установлено, что электронно-лучевая обработка поверхности n-6HSiС перед нанесением пленки металла (титана) приводит к удалению из поверхности SiС нарушенного слоя, а последующее напыление титана на такую поверхность SiС формирует омический контакт с удельным сопротивлением ~6.10-4 .см2 без высокотемпературного вжигания.

Разработано и апробировано в эксперименте терморегулирующее устройство в диапазоне температур 77 – 1000 К и методика повышения точности экспериментальной оценки параметров барьера Шоттки: b – не хуже - 1,3%, п – не хуже - 1,2%.

Предложен высокочувствительный термостабильний детекторный диод, в котором в качестве барьерного контакта к n-6H SiC использован квазиаморфный слой TiBx и омического контакта силицид никеля.

Ключевые слова: контакт Шоттки, омический контакт, карбид кремния, быстрый термический отжиг, -облучение, бориды титана, бориды циркония, микроволновая обработка.