Генерационно-рекомбинационные процессы в кремниевых лавинных диодах

• Автор: Кузьмин, Виталий Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 140 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОЦЕССАМ ГЕНЕРАЦИИ-РЕКОМБИНАЦИИ В Р-М-ПЕРЕХОДАХ

1.1 Электронные процессы при прямых смещениях

1.2 Электронные процессы при: обратных смещениях

1.3 Микрогогазменные явления в р-п-переходах

1.4 Заключение по обзору литературы и постановка задачи исследования

2. РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ ТОКИ В КРЕМНИЕВЫХ ЛАВИННЫХ ДИОДАХ

2.1 Характеристики образцов и технология изготовления

2.2 Исследование профилей легирования

2.2.1. Экспериментальная установка для измерения вольг-фарадных характеристик

2.2.2. Анализ вольт-фарадных характеристик
2.2.3. Методика определения параметров аппроксимации концентрационного профиля диффузионного р-п-перехода
2.2.4. Анализ концентрационных профилей легирующей примеси..
2.3. Рекомбинационная спектроскопия глубоких уровней
2.3.1. Анализ приведенной скорости рекомбинации
Выводы к главе
3. ТУННЕЛЬНАЯ рекомбинация: В Р-М-ПЕРЕХОДАХ
3.1 Механизм прыжковой проводимости. Туннельная рекомбинация..

3.1.1. Скорость туннельной рекомбинации
3.1.2. Моделирование туннельной рекомбинации в р-п-переходе
3.2 Прыжковая проводимость вдоль дислокации
3.3 О методах снижения обратных токов эпитаксиальных диодов
Выводы к главе
4. МИКРОПЛАЗМЕННЫЙ ПРОБОЙ КРЕМНИЕВЫХ ЛАВИННЫХ ДИОДОВ
4.1 Изготовление и структура образцов
4.2 Электрические свойства микроплазм лавинных диодов
4.2.1. Распределение эпитаксиальных микродиодов по напряжениям пробоя
4.2.2. Вольтамперные характеристики микроплазм
4.2.3. Температурная зависимость параметров микроплазм
4.3 Экспериментальная установка для исследования задержки лавинного пробоя р-п-перехода
4.4 Методика микроплазменной спектроскопии глубоких центров
4.4.1. Измерение задержки пробоя
4.4.2. Определение параметров глубоких центров по статистической задержке пробоя
4.5 Исследование фонового запуска пробоя микроплазмы
4.6 Исследование глубоких центров методом микроплазменной спектроскопии
Выводы к главе
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Большую роль в процессах генерации-рекомбинации играют глубокие центры, которые могут создаваться не только примесями, но и протяженными структурными: дефектами, такими как скопления дефектов либо дислокации. В полупроводниковых лавинных диодах они могут приводить к увеличению обратных токов, изменению напряжения пробоя, релаксационным процессам.
В процессе изучения рекомбинационных процессов ставится задача разработки и экспериментального подтверждения модели токопереноса, которая е достаточной полнотой учитывает генерационно-рекомбинационные процессы с участием глубоких центров. Однако предложенные ранее модели токопереноса не всегда могут верно интерпретировать экспериментальные данные. Исследование механизмов генерации-рекомбинации также интересно и с точки зрения изучения глубоких центров, их природы, характеристик и параметров.
С другой стороны, генерационно-рекомбинационные процессы с участием глубоких центров влияют на микроплазменный пробой р-н-перехода. Он в первую очередь развивается в местах скопления различных дефектов и несовершенств. Термогенерация и туннелирование с глубоких центров могут быть основными механизмами, запускающими лавину. Поэтому исследование влияния глубоких центров на лавинный пробой и, в частности, на задержку пробоя позволяет изучать центры, расположенные непосредственно в микрогшазменных каналах, что невозможно другими методами (емкостные, эффект Холла и т.д.). На сегодняшний день известно всего лишь несколько публикаций о попытках исследования

легирована бором, удельное сопротивление 0.005 Ом/см. Р-п-переход формируется путем выращивания на подложке эпитаксиальной пленки п-типа проводимости методом: газофазной эпитаксии. Легирование пленки производится фосфором, удельное сопротивление пленки - 0.06-І-0.08 Ом-см. Толщина пленки составляет 18 мкм. В месте выхода р-п-перехода на поверхность вытравливается канавка, которая затем заращивается азогнозакисным окислом методом плазмохимического осаждения. После этого проводится скрайбирование и разделение пластины на отдельные кристаллы. Площадь кристалла составляет 4.1x4.1 = 16.8 :мм2. Структура исследуемых образцов показана на рис. 2.1.
б) диффузионные диоды.
Диоды этого типа изготавливались по традиционной диффузионной технологии. Исходным материалом служил кремний п-типа проводимости марки КЭФ-0.035. Р-область формировалась путем диффузии бора при температуре 1250 °С в течение 40 часов. Поверхностное сопротивление р-слоя не превышало 1.5 Ом/п. Глубина залегания р-п-перехода составляла 50 мкм. Для создания хорошего омического контакта к п-области проводилось подлегирование фосфором. Боковые грани кристалла защищались компаундом СИЭЛ. Геометрические размеры кристалла были 2x2 мм. Структура этих диодов показана на рис. 2.2.