перейти к полному списку дипломных проектов
Ссылка на скачивания файла в формате .doc находится в конце странички
Де Q0t - ефективна поверхнева густина цього заряду, приведена до одиниці площі межі розподілу Si-SiO2; (0t - істинна об'ємна густина заряду, захопленого в окислі
Межа розділу Si-SiO2 є перехідною областю між кристалічним кремнієм і аморфним кварцевим склом, як щодо положення атомів, так і щодо стехіометрії. Різні за природою заряди та пастки носіїв супроводжують термічно окислений кремній, частина з них зв’язана з перехідною областю. Заряд на межі розділу може індукувати заряд протилежної полярності в розташованій під нею області кремнію, впливаючи на і деальність характеристик МОН-приладу та цим самим на вихід якісних виробів і їх надійність.
На рис. 1.4. показані основні види зарядів, зв’язаних з оксидом. Вони записуються:
N=Q/q,
де Q(Кл/см2) – результуючий ефективний заряд на одиницю площі на межі розділу – Si-SiO2; N (см-2) – результуюче число зарядів на одиницю площі на межі розділу Si-SiO2; q – заряд електрона.
Заряд поверхневих станів - це заряд електронних станів, що локалізовані на границі розділу SI-SiO2 і енергія яких лежить в глибині забороненої зони напівпровідника. Ці поверхневі стани (їх називають також швидкими) можуть досить швидко перезаряджатися, обмінюючись електронами (дірками) з кремнієм. Поверхневі стани зумовлені надлишковими атомами кремнію, надлишковим киснем або домішковими атомами. Основною причиною виникнення цих станів є те, що сама межа розділу є порушенням просторової періодичності кристалічної решітки. В сучасних МОН-структурах, які отриму ють шляхом термічного окислення кремнію, більша частина поверхневого заряду ней тралізується в процесі низькотемпературного відпалу (450 °С) в атмосфері водню. В кращих зразках величина Nit не перевищує 1010 см-2, що відповідає одному захопленому заряду на кожні 105 атомів межі розділу.
Поверхневі стани вважаються донорними, якщо, віддаючи електрон, вони стають нейтральними або позитивно зарядженими. Акцепторними називають поверхневі стани, які стають нейтральними або негативно зарядженими, захоплюючи електрон.
Еквівалентна електрична схема МОН-структури, що враховує вплив поверхне ва станів, показана на рис.2.2.
На цьому малюнку Сi і Сd ємності ізолятора та збідненого шару напівпровідника. Еквівалентна ємність Сs, і еквівалентний опір Rs, залежать від поверхневого потенціалу і описують перезарядку поверхневих станів. Добуток СsRs, визначає час релаксації заповнення поверхневих пасток та залежність процесу перезарядки поверхневих станів. Па ралельні гілки електричної схеми на рис. 2.2 можна показати в вигляді залежної від частоти еквівалентної ємності:
Cp=Cd+Cs/(1+w(2),(
включеної паралельно з провідністю:
Cp/w= Cswt/(1+w2(2),
де (=СsRs.
Активна та реактивна складові повної комплексної провідності еквівалентах схем, показаних на рис. 2.2 :
Yig=Gin+jw(Cin,
визначаються виразами:
Gin=w2Cs(Ci2/[Ci+Cd+Cs)2+w2t2(Ci+w2t2(Ci+Cd)2],
Cin=Ci{Cd+Cs[(Ci+Cd+Cs)2+w2(2Cd(Ci+Cd)]/[( Ci+Cd+Cs)2+ w2(2Cd(Ci+Cd)]}/
[(Ci+Cd+Cs)…
Для визначення величини заряду, захопленого на поверхневі пастки, можна використовувати вимірювання вхідної ємності МДН-структури та вимірювання ЇЇ вхідної провідності. Метод провідності дозволяє точніше визначати густину поверхневих станів. Це особливо важливо при дослідженні МОН-структур з відносно малою (~1010 см-2еВ-1) густиною поверхневих станів. Перевага ємнісних методів полягає в тому, що з їх допо-
могою можна порівняно легко визначити зсув напруги плоских зон та величину повного захопленого заряду Оit.
На рис. 2.2 проілюстроване витягування С-V-характеристики МОН-структури за рахунок поверхневого захопленого заряду. При високих частотах (wt>>1) заряд на по верхневих станах не встигає за змінами тестуючої напруги. В цьому випадку вираз для значення С набуде вигляду:
С=Сi(Cd/( Сi+Cd) (Ф/см2).
Високочастотна вольт-фарадна залежність МОН-структури, в яку не входить
ємність поверхневих станів Сs зображена на рис.2.2 штриховою лінією. Але і в цьому ви падку поверхневі стани впливають на форму вольт-фарадної характеристики, зсовуючи ї вздовж осі напруг. При наявності зв'язаного поверхневого заряду вимагається відповідне збільшення заряду на металі.
По формі високочастотної вольт-фарадної залежності густина поверхневих станів визначаеться за допомогою виразу:
Dit=Ci[(dBs/dV)-1-1]/q-Cd/q (см/еВ)
Фіксований заряд в окислі Qf (звичайно додатній) розміщений на відстані ~3 нм від межі розділу Si-SiO2. Він не може збільшуватись або зменшуватись. Густина його знаходитьcя в діапазоні від 1010 до 1012 см-2 та залежить від режиму окислення і умов відпалу, а також від орієнтації підкладки. Виникнення Qf пов'язане безпосередньо з самим процесом окислення.
Рис. 1.2.3. Зміна С-V-кривих під впливом заряджених поверхневих станів.
Рис. 1.2.4. Зсув С-V-кривих вздовж осі напруг, зумовлений
додатнім або від'ємним фіксованим зарядом оксиду:
а) для напівпровідника р-типу;
б) для напівпровідника n-типу.
Припускається, що фіксований заряд Qf зумовлений або надлишковим (тривалентним) кремнієм, або надлишковим (не зв'язаним із загубленим одним електроном) киснем в приповерхневому шарі SiO2 . При аналізі електричних характеристик МОН-структур фіксований заряд Qf можна розглядати як заряджений шар, локалізований на межі розділу Si-SiO2.
На рис.1.2.4 приведені високочастотні вольт-фарадні залежності, зсунуті вздовж осі напруг в результаті наявності додатнього або від'ємного фіксованого заряду Qf на межі розділу. Положення цих кривих характеризує так званий зсув напруги плоских зон, визначеннй по відношенню до С-V -характеристики ідеальної МДН-структури з Qf =0.
Незалежно від типу провідності підкладки позитивний заряд Qf зсуває С-V-характеристику в бік від'ємних напруг зміщення, а від'ємний заряд Qf - в бік додатніх.
Характер впливу фіксованого заряду Qf на С - V -характеристики можна легко пояснити за допомогою рис. 1.2.5., де умовно показаний "поперечний переріз" МОН-структури з позитивним Qf при негативній напрузі зміщення.
Для повної електронейтральності структури необхідно, щоб кожний від'ємний заряд на ії металічному електроді компенсувався рівним за величиною та протилежним за знаком зарядом в діелектрику або в напівпровіднику. В ідеальній МДН-структурі Qf = О, та ця компенсація здійснюється тільки за рахунок заряду іонізованих донорів в збідненому шарі напівпровідника. В реальній МОН-структурі з позитивним Qf частина зарядів на металічному електроді компенсується фіксованим зарядом окисла, що приводить до відповідного зменшення глибини області збіднення в порівнянні з ідеальною.
МДН-структурою при цій же напрузі зміщення. Оскільки глибина області збіднення зменшується, вся С - V -крива зсувається по відношенню до ідеальної в бік від'ємних напруг при від'ємних Qf С -V - в протилежному напрямку. Абсолютна величина цього зсуву:
( Vf=Qf/Ci.
Заряд, захоплений в шарі окислу, Q0t, приводить до зсуву С-V-характсристик МОН-структур. Цей заряд зумовлений структурними дефектами в шарі окислу. Пастки в окислі, як правило, нейтральні, але можуть заряджатися, захоплюючи електрони та дірки. На рис. 1.2.6 зображена зонна діаграма розподілу заряду, електричного поля та потенціалу в МОН-структурі, що містить як фісований заряд, так і заряд, захоплений в окислі. Зсув напруги, зумовлений зарядом, захопленим в окислі, записується у вигляді:
(V0t=Q0t/Ci=1/ Ci[1/dx(0t(x)dx],
Рис. 1.2.5. Вплив фіксованого заряду окислу на властавості МДН-структур.
Рис. 1.2.6. МДН-структура з фіксованимта захопленим в оксиді зарядами:
а) зонна діаграма;
б) розподіл заряду;
в) електричне поле;
г) потенціал.
Де Q0t - ефективна поверхнева густина цього заряду, приведена до одиниці площі межі розподілу Si-SiO2; (0t - істинна об'ємна густина заряду, захопленого в окислі.
Результуючий зсув напруги плоских зон (Vfb, зумовлений всіма компонентами зарфду в окислі:
(Vfb=(Vf+(Vm+(V0t=Q0/Ci,
де Q0= Qf+ Qm+ Q0t - сума відповідних ефективних зарядів на одиницю площі роз поділу Si-SiO2.
В ідеальній МДН-структурі різниця роботи виходу електрона з металу і напівпровідника дорівнює 0:
(ms=(m-(x+Eg/2q-(b).
Якщо ця різниця відмінна від 0, а крім того, в діелектрику МДН-структури присутній заряд Q0, С-V-характеристики реальної МДН-структури будуть зсунуті вздовж осі напруг відносно ідеальної С -V -кривої на величину:
Vfb=(ms- Q0/Сi=(ms-( Qf+ Qm+ Q0t)/Ci,
що називається зсувом напруги плоских зон.
Встановлено, що ширина забороненої зони SiO2 приблизно дорівнює 9 еВ, а спорідненість до електрону qXi=0.
скачать бесплатно Вплив легування цинком на властивості МОН-структур.
Содержание дипломной работы
Метою цієї дипломної роботи є всебічне дослідження зарядових характеристик та параметрів розподілу МОН-структур з легованим в процесі гетерування дефектів шарів SіO2 та структур в цілому
Як згадано в [6,7] для барботування використовується вихідний розчин хлориду цинку концентрації 1 - 3%, або, при миттєвому випаровуванні розчину в реакторі, 0,001 - 0,025% розчин
ці домішки мають малі коефіцієнти дифузії в оксиді, тому оксид може застосовуватись для маскуванні при дифузії домішки в кремнію
Де Q0t - ефективна поверхнева густина цього заряду, приведена до одиниці площі межі розподілу Si-SiO2; (0t - істинна об'ємна густина заряду, захопленого в окислі
3, Залежність температури окислення, при якій відсутні окислювані дефекти упаковки, від співвідношення концентрацій трихлоретилену та кисню в окислюваній атмосфері
Сучасний рівень щільності пакування елементів ІС вимагає високої суцільності плівок у взаємозв'язку з необхідними електрофізичними параметрами елементів та їх стабільнісію
Процес завантаження-вивантаження пластин в реактор тривав не менше 5 хвилин для уникнення термоударів пластин та генерації при цьому дислокацій за рахунок термомеханічних навантажень
Руйнуючі методи:
а) Анодне травлення використовується для виявлення дефектів в підкладці з полікристалічного кремнію [15] і має переваги хімічного травлення і методу наведення струму
Перевага цього методу полягає в більшій швидкодії і підвищенні точності в порівнянні з вольт-фарадним методом
2) проявлялися також в місцях контакту пластини з кварцовим човником і в значній мірі визначалися щільністю входження пластини в його пази
Використовуючи в якості відліку орієнтацію пластин кремнію і базового зрізу встановлено напрями ліній пороутворення в плівках диоксиду кремнію
Суттєво, що в цьому діапазоні концентрації пористість плівок диоксиду кремнію слабо залежить від концентрації розчину хлористого цинку
Залежності впливу опромінення та наступного вщпалу на 1/Тд: 1 - вихідні; 2 - після опромінення
У зв’язку з особливостями науково-дослідних розробок для їх ефективного здійснення, координацій робіт, оперативного управління ходом робіт, передбачене сіткове планування та керування
В розрахунково - пояснювальній записці до дипломної роботи планування НДР здійснюється в наступній послідовності :
Розбиття комплексу робіт на окремі етапи
Весь комплекс робіт ділиться на такі етапи :
підготовчий;
теоретична розробка теми;
проведення експерименту;
обробка даних, отриманих при експериментах;
технічний звіт;
Таблиця 1
Цей список включає перелік подій та їх індексацію, а також перелік робіт та їх коди
В більшості випадків при плануванні комплекса робіт творчого характеру, а також при плануванні нових досліджень, що не мають аналогів в минулому, не існує ні нормативів, ні досвіду роботи
Трудоємність виконання робіт та кількість виконавців
До основних параметрів сіткового графіка відносяться:
де t (Lmах)-тривалість максимального шляху, який проходить через дану роботу ; t’(Lкр)- відрізок шляху, що співпадає з критичним шляхом
Оптимізація проведена за рахунок використання вільних резервів часу (Rвij) шляхом їх заміни на робочий час або часткової заміни (поділу резерву)
Норма амортизації для одного місяця :
Аі = Ці(На /12
де Ці - вартість,
На - норма амортизації
Вартість оренди приміщення в якому проводяться дослідження можна визначити знаючи: орендну плату за 1 м2 за місяць, площу приміщення і час роботи
Вартість матеріалів, витрачених на виготовлення дослідних взірців, проведення дослідів визначається на основі програми дослідів, норм розходу, цінами або по кількості годин досліджень і нормативах затрат на годину досліджень
Затрати на електроенергію розраховуються за формулою:
Ес = Мд(Fд(Це(Кн
де:
МДН-встановлена потужність енергетичних струмоприймачів, кВт;
Fд- дійсний фонд часу роботи даного виду обладнання, год
Нормована величина вагового коефіцієнту важливості ознаки
Кожна названа ознака володіє деяким набором якостей
В економічній частині дипломного проекту було виконано планування НДР, для чого було використано систему сіткового планування і управлівння, що забезпечило чітке узгодження всіх робіт в часі
Для виконання робіт по дослідженню впливу легування на параметри МОН-структур застосовуються прилади:
установка для вимірювання ВФХ АМЦ-1515 з напругою живлення 220 В;
самописець з напругою живлення 220 В;
ВЧ-генератор з напругою живлення 220 В
5-0143з такими характеристиками:
максимальна продуктивність по повітрю: 500 м3/год;
продуктивність по холоду: 2300 ккал/год;
споживана потужність електроенергії: 1100 Вт
0;
t4 - коефіцієнт втрат світла в сонцезахисних пристроях:
при використанні штор 1
До заземлюючого пристрою підлягають приєднанню: корпуси електричних машин, апаратів, а також металеві корпуси любих переносних або пересувних електроприймачів
