научная статья по теме РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ВОЛН В SI‹ZN› В СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ Электроника. Радиотехника

Текст научной статьи на тему «РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ВОЛН В SI‹ZN› В СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ»

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, 2004, том 33, № 4, с. 273-276

^^^^^^^^^^ ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА

МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ СТРУКТУР

УДК 621.382

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ВОЛН В Si(Zn) В СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМЕ

© 2004 г. Б. В. Корнилов, В. В. Привезенцев

Физико-технологический институт Российской АН E-mail: privez@ftian.oivta.ru Поступила в редакцию 12.01.2004 г.

Методом потенциального контраста в растровом электронном микроскопе (РЭМ) проведена визуализация распределения по длине образца амплитуды медленных рекомбинационных волн в Si(Zn). Установлено, что в стационарном режиме амплитуда рекомбинационных волн распределена по длине образца неравномерно: ее max располагается у катода в области статического домена сильного поля и спадает практически до нуля вдали от анода. С ростом приложенного к образцу постоянного смещения амплитуда рекомбинационных волн возрастает. В области статического домена сильного поля при больших электрических полях в РЭМ наблюдается немонотонность изменения потенциала по длине образца, свидетельствующая о стратификации электрического поля.

Флуктуации электрического поля за порогом генерации электрической неустойчивости типа рекомбинационных волн [1] изучались ранее для быстрых рекомбинационных волн в ве(Мп) [2] и медленных рекомбинационных волн в 81^п) [3]. Из этих работ следует, что процессы в активной области кристалла напоминают происходящее либо в стоячей [2], либо в бегущей [3] волне. Распределение интенсивности (амплитуды) быстрых рекомбинационных волн по длине образца в переходном режиме после подачи импульса постоянного электрического напряжения исследовалось ранее теоретически в линейном приближении и экспериментально в ве(Мп) в работе [4]. В этой работе, в частности, было показано, что по мере движения рекомбинационных волн ее интенсивность нарастает и имеет максимум вблизи того конца образца, в сторону которого распространяются рекомбинационные волны и где образуется активная область. Спектр шума вблизи порога возбуждения медленных рекомбинационных волн теоретически изучался в работе [5]. Предметом настоящего сообщения является визуализация методом потенциального контраста в РЭМ распределения по длине образца амплитуды медленных рекомбинационных волн в 81^п) в стационарном режиме за порогом возбуждения электрической неустойчивости.

Технология получения кремния, компенсированного цинком, для экспериментальных образцов приведена в [6]. Планарные металлические контакты к поверхности 81 создавались с помощью ультразвуковой сварки А1 проволокой 025 мкм и располагались на расстоянии 120 мкм. Визуализация распределения амплитуды медленных реком-

бинационных волн проводилась в РЭМ 18М-35СБ по методике, изложенной в [7].

На рис. 1 приведены фотографии распределения по образцу (А) и формы (Б) амплитуды медленных рекомбинационных волн в 81^п) при разных напряжениях на образце. При снятии осциллограмм проводилось сканирование по строке в РЭМ. На рис. 1А осциллограмма (а) суть фоновый сигнал, ответственный за топографию поверхности образца при внешнем смещении на нем, равном V = 0 В. Уменьшение сигнала на этой осциллограмме по направлению от центра образца к его переферии вызвано частичным ограничением поля зрения использованной конструкции коллектора-анализатора [7], а падение потенциала в форме ступенек на краях образца и шум на правом его конце обусловлены наличием металлических электродов: катода - слева и анода - справа. Отмеченные выше методические погрешности будут присутствовать и на всех последующих осциллограммах зависимости [ф = (х) + м~(х)]. На рис. 1А левая часть осциллограмм (г-л) в виде плато соответствует насыщению усилителя измерительного тракта.

На рис. 1А видно, что амплитуда медленных в 81(7п) распределяется неравномерно по длине образца. Она максимальна в той его части, где располагается домен сильного поля (у катода) [6], и спадает практически до нуля, не доходя до противоположного электрода (анода). В случае медленных рекомбинационных волн в 81^п) "долгоживу-щими" носителями заряда являются электроны [3]. Направление движения медленных рекомбинационных волн соответствует направлению дрейфа этих "долгоживущих" носителей [1], т.е. от катода к аноду. Здесь результаты наших экспе-

/ г

'' й --

^ ~ - _ — е _^_ у!

— 1 05КУ Х660 00 01 10.ГО * МБи 05КУ Х660 00 02 10.0Й * МБИ

ж А к

~~ ~— —- л^гЛ^1^

з л

--

и "ИГ ____ м 1

05КУ Х660 00 03 10.ГО * МБи 05КУ Х660 00 04 10.ГО * МБи

А

/ к I "I \ /к

ЧУ V/

(б)Я

1 1

м > А % А - / У \ ! %

г ть ж * иг № 1 I.

«уНР

(Э пи ( г)

Б

Рис. 1. Распределение (А) и форма (Б) амплитуды медленных рекомбинационных волн в 81(2п) при разных напряжениях на образце. А (режим сканирования по строке потенциального контраста в РЭМ, масштабная метка в мкм) - V, В: (а) - 0; (б) - 1; (в) - 2; (г) - 5; (д) - 10; (е) - 15; (ж) - 20; (з) - 25; (и) - 30; (к)-35; (л) - 40; (м) - 45). Б (осциллограммы автоколебаний тока) - масштаб по оси X: 10 мс/дел., масштаб по оси У, мВ/дел., (а, б) - 1; (в, г) - 10; V, В: (а) - 2; (б) -5; (в) - 10; (г) - 15.

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ВОЛН 275

05КУ Х660 00 05 10.0и * МБИ Ш 05КУ Х660 00 06 10.0И * МБИ

Рис. 2. Изменение потенциала вдоль образца при разных напряжениях на нем (режим потенциального контраста в РЭМ, масштабная метка в мкм); V, В: (а) - 0; (б) - 10; (в) - 10; (г) - 15; (д) - 10 (на рис. (а), (б), (в) контраст инвертирован).

риментов по локализации max распределения интенсивности медленных рекомбинационных волн расходятся с теоретическими выводами работы [4]. Аналогичное расхождение с теоретическими выводами этой работы имеет место и в локализации активной области (статического домена сильного поля) [6]. Интерпретация полученных результатов в распределении амплитуды рекомбинационных волн по длине образца в настоящее время затруднительна, поскольку в работах [8, 9], посвященных нелинейной теории рекомбинационных волн, этот вопрос не рассматривался.

На рис. 1А (осциллограмма г) видно также (см. стрелка), что наблюдается немонотонность при изменении потенциала по длине образца. На рис. 2 представлены фотографии изменения потенциала вдоль экспериментального образца, снятые в режиме потенциального контраста при разных напряжениях на образце. Темные пятна на этом рисунке указывают на наличие в кристалле Si локальных областей металлического цинка, не превышающих по размеру 10 мкм. На рис. 2г видно, что наблюдается чередование темных и светлых областей в левой части образца вблизи катода, свидетельствующее о немонотонности в изменении потенциала вдоль образца. Иначе говоря, по-видимому, за порогом генерации неустойчивости медленных рекомбинационных волн в Si(Zn) в статическом домене сильного поля при больших электрических полях порядка 103 В/см [6] и выше имеет место стратификация электрического поля. Однако это может составить предмет отдельного исследования.

Выражаем благодарность А.В. Гостеву и Э.И. Рау за интерес к работе и помощь при проведении эксперимента.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Константинов О.В., Перелъ В.И. Рекомбинаци-онные волны в полупроводниках // ФТП. 1964. Т. 6. Вып. 11. С. 3364.

2. Гвоздовер P.C., Карпова И.В., Калашников С.Г., Лукъянов А.Е., Рау Э.И, Спивак Г.В. Наблюдение рекомбинационных волн в германии в стробоскопическом электронном зеркальном микроскопе // Радиотехн. и электрон. 1970. Т. 15. Вып. 11. С. 2368.

3. Завадский Ю.И., Корнилов Б.В. Наблюдение рекомбинационных волн в кремнии, легированном цинком. // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т. 11. № 9. С. 1494.

4. Карпова И.В., Сабликов В.А., Сыровегин С.М. Распределение интенсивности рекомбинационных волн в ограниченном полупроводнике в переходном режиме // ФТП. 1982. Т. 16. Вып. 11. С. 1963.

5. Неустроев Л.Н. О спектре шума вблизи порога возбуждения медленных рекомбинационных волн // ФТП. 1986. Т. 20. Вып. 5. С. 937.

6. Гостев А.В., Корнилов Б.В., Привезенцев В В., Рау Э.И. Статический домен сильного поля у порога возбуждения рекомбинационных волн в Si(Zn) // Микроэлектроника. 2003. Т. 32. № 5. С. 376.

7. Гостев А.В., Рау Э.И., Спивак Г.В. Получение и обработка изображений комплексом РЭМ - микро-ЭВМ при автоматической дефектоскопии интегральных микросхем // Изв. АН СССР, сер. физ. 1984. Т. 48. Вып. 2. С. 299.

8. Гелъмонт Б.Л. Нелинейная теория рекомбинационных волн в области больших длин волн // ФТТ. 1968. Т. 10. № 1. С. 95. Нелинейная теория рекомбинационных волн в коротковолновой области // ФТТ. 1968. Т. 10. № 7. С. 1458.

9. Гергелъ В.А, Казаринов Р Ф, Сурис Р.А. Нелинейная теория медленных рекомбинационных волн // ФТТ. 1972. Т. 14. № 6. С. 1691.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Электроника. Радиотехника»