WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Cния импульсов тока между кристаллитами происходит C13 и C33 — коэффициенты упругости поликрем- расплавление аморфного слоя на границах кристаллиния [17]. тов. Примесь сегрегируется в расплавленной области Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Модель проводимости поликристаллического кремния p-типа, учитывающая растекание тока... и после остывания появляется канал с большей проводимостью в аморфном слое. Однако, поскольку длина канала в слое аморфного кремния около 10-25 [23] при дебройлевской длине волны дырок около 200 Aпри комнатной температуре, представление образовавшегося канала как резистора нам представляется неудачным.

Кроме того, при изменении концентрации примеси в аморфном кремнии изменяется не только проводимость, но и существенно изменяется энергия активации проводимости [24]. При изменении энергии активации проводимости должны изменяться температурные зависимости проводимости, в то время как из экспериментальных результатов следует, что температурные зависимости Рис. 4. Температурные зависимости подвижности дырок обпроводимости (подвижности) после ИТО если и измеразца 4. Толстая линия — монокристаллический кремний, няются, то слабо.

тонкая сплошная — до ИТО (расчет), пунктир — после ИТО Для объяснения экспериментальных результатов по (расчет); крестики — экспериментальные результаты, квадраИТО нам представляется предпочтительным использо- ты — экспериментальные результаты, вычисленные по (4) при 0 = 0.19.

вать подход, предложенный в [11], где потенциальные барьеры на границах кристаллитов рассматриваются как рассеивающие центры. Потенциальные барьеры образованы свободными носителями заряда, захваченными которого наблюдалось наибольшее изменение подвижловушками на поверхности кристаллита, и гетероперености в результате ИТО. При расчетах считалось, что ходом между монокристаллическим и аморфным кремширина аморфного слоя до и после ИТО равна 9, нием [2,3].

а высота прямоугольной части потенциального барьера На наш взгляд, причина уменьшения сопротивления изменяется от 0.65 до 0.2 эВ. Расчеты выполнены по морезисторов для обоих режимов ИТО — одна. Отличие дели [11], геометрический фактор C принимался равным экспериментальных результатов при двух режимах ИТО единице. Из рис. 4 видно, что изменение прямоугольной по исследованию эффекта пьезосопротивления связано, части барьера, как это было отмечено в [11], несувидимо, с тем, что электрический контакт между соседщественно влияет на температурную зависимость поними кристаллитами имеется не по всей поверхности движности, и наблюдается удовлетворительное согласие соседних кристаллитов или высота прямоугольной чамежду экспериментальными и расчетными результатами.

сти потенциального барьера не одинакова из-за неодУдовлетворительное согласие экспериментальных и нородного легирования аморфного слоя. При отжиге расчетных подвижностей дырок свидетельствует о том, одиночными импульсами тока с плотностью тока больше что геометрический фактор C близок к единице. Сравпорогового происходит расплавление всех областей, по нение удельных сопротивлений образцов 4 и 5-1 после которым течет ток. При втором режиме ИТО мощности ИТО с удельным сопротивлением монокремния с той же одного импульса недостаточно, чтобы расплавить все концентрацией дырок показывает, что они близки. Эти области между кристаллитами, по которым течет ток.

два факта говорят о том, что площади электрических По мере разогрева резистора импульсами тока во время контактов между соседними кристаллитами близки к прохождения очередного импульса тока температура досоответствующим геометрическим площадям. Однако стигает температуры плавления аморфного слоя только нужно заметить, что C 0.97 при Z2 = 0.8! в некоторых местах между кристаллитами. Во время Изменение SL и St в результате ИТО возможно как расплавления примесь скапливается в расплавленной из-за изменения высоты потенциального барьера, так и зоне, и после остывания образуются области сильно за счет изменения средних деформаций резистора излегированного аморфного кремния, в которых изменяетза перераспределения токов в кристаллитах после ИТО ся положение уровня Ферми (положение уровня Ферми ((5)–(6)). Коэффициенты тензочувствительности полинад потолком валентной зоны изменяется от 0.8 эВ для кристаллического кремния p-типа в основном опредеслабо легированного до 0.2 эВ для сильно легированного ляются коэффициентом эластосопротивления монокремаморфного кремния p-типа [24]). Изменение положения ния m2323 [17]. Однако в монокремнии p-типа рассчитать уровня Ферми приводит к понижению прямоугольных m2323 с учетом вклада всех механизмов рассеяния невозчастей потенциальных барьеров между кристаллитами, можно. Расчет m2323 для случая рассеяния дырок только в результате чего вероятность рассеяния дырок на на потенциальных барьерах, выполненный по [25], покапотенциальном барьере уменьшается, что приводит к увеличению подвижности и перераспределению токов в зывает, что уменьшение высоты потенциального барьера кристаллитах. На рис. 4 приведены подвижности дырок от 0.65 до 0.2 эВ приводит к уменьшению удельного для монокремния, экспериментальные и расчетные по- сопротивления на порядок и незаначительному увелидвижности дырок до и после ИТО для образца 4, для чению m2323 (рис. 5).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 312 В.М. Любимский близки к /4. Это, как и удовлетворительное согласие расчетных и экспериментальных температурных зависимостей подвижностей после ИТО, приведенных на рис. 4, близкие значения удельного сопротивления монокристаллического и поликристаллического кремния после максимального отжига, свидетельствует о том, что площади электрических контактов между кристаллитами близки к геометрическим площадям между ними.

Однако то, что ИТО приводит к перераспределению токов в кристаллитах, видимо, связано с тем, что площади электрических контактов все же меньше геометрических площадей между контактами или же аморфный слой между кристаллитами неоднородно легирован вследРис. 5. Температурные зависимости коэффициента эластоствие его малой толщины.

сопротивления m2323 при рассеянии дырок на потенциальных барьерах. Ширина прямоугольной части барьера равна 6.

В заключение можно сделать следующие выводы.

Концентрация дырок p, 1019 см-3: 1 — 6, 2 — 8. Высота Модель электропроводимости с учетом растекания топрямоугольной части барьера, эВ: сплошная линия — 0.65, ка в кристаллитах позволяет непротиворечиво и удовлепунктир — 0.2.

творительно описать как электропроводность и эффект пьезосопротивления в поликристаллическом кремнии p-типа, так и влияние на них импульсного токового отжига, проводимого как одиночными импульсами тока, Увеличение m2323 приводит к увеличению SL, St, а так и последовательностью импульсов. Площади элекуменьшение средних деформаций в кристаллитах, в ретрических контактов между кристаллитами близки к зультате перераспределения токов в них, к уменьшению геометрическим площадям между ними, тем не менее SL, St. Так как после ИТО одиночными импульсами тока не происходит перераспределения результирующих то- плотность тока в кристаллитах неоднородна.

ков в кристаллитах, средние деформации в кристаллитах не изменяются и наблюдается уведичение SL и St. Если Список литературы ИТО проводится цугом импульсов тока, то происходит перераспределение токов в кристаллитах, что приводит [1] J.Y.W. Seto. J. Appl. Phys., 46, 5247 (1975).

к уменьшению средних деформаций и уменьшению SL и [2] N.C.C. Lu, C.Y. Gerberg, C.Y. Lu, J.D. Meidl. IEEE Trans.

St после ИТО.

Electron. Devices, ED-28, 818 (1981).

Оценим интервал углов, в котором распределены [3] M.M. Manddurah, K.C. Saraswat, T.I. Kamins. IEEE Trans.

результирующие токи после ИТО. Нужно отметить, что Electron. Devices, ED-28, 1163 (1981).

относительные изменения SL в [22], где ИТО проводился [4] M.M. Manddurah, K.C. Saraswat, T.I. Kamins. IEEE Trans.

одиночными импульсами тока, приблизительно в 4 раза Electron. Devices, ED-28, 1171 (1981).

меньше относительных изменений сопротивления после [5] V. Mosser, J. Suski, J. Goss, E. Obermeir. Sens. Actuators, A, ИТО. Наибольшие относительные изменения сопротив28, 113 (1991).

ления, наблюдавшиеся нами при ИТО, составили 35% [6] К.М. Дощанов. ФТП, 32, 690 (1998).

у образца 4. При этом SL уменьшилась примерно в [7] К.М. Дощанов. ФТП, 31, 954 (1997).

1.15 раза. Если бы после ИТО результирующие токи [8] Д.В. Шенгуров, Д.А. Павлов, В.Н. Шабанов, В.Г. Шенгув кристаллитах не изменили своего направления, то ров, А.Ф. Хохлов. ФТП, 32, 627 (1998).

[9] C.H. Cheu, Y.K. Fang, C.W. Yang, T.W. Wang, Y.L. Hsu, SL увеличился бы приблизительно на 9%. Значит, в S.L. Hsu. IEEE Electron. Dev. Lett., 22, 524 (2001).

итоге в результате ИТО SL образца 4 уменьшился [10] H.M. Chuang, K.B. Thei, S.F. Tsai, W.C. Liu. IEEE Trans.

приблизительно в 1.24 раза, что соответствует углу Electron. Devices, 50, 1413 (2003).

0 0.22.

[11] В.А. Гридчин, В.М. Любимский, А.Г. Моисеев. ФТП, 39, Изменения St в результате ИТО больше изменений 208 (2005).

SL по абсолютной величине. В результате ИТО St у [12] В.В. Грищенко, А.М. Логанихин, В.М. Любимский.

образцов 1, 4, 5-1 уменьшился приблизительно в 1.13, Тр. V межд. конф. „Актуальные проблемы электронно1.33, 1.93 при изменении удельного сопротивления на го приборостроения“ (Новосибирск, Россия, 2000) т. 4, 14, 15, 30%. Для согласования экспериментальных и расс. 8.

четных результатов необходимо, чтобы результирующие [13] В.А. Гридчин, В.М. Любимский. ФТП, 39, 192 (2005).

токи в кристаллитах были равномерно распределены [14] P. Moon, D.E. Spenser. Field Theory Handbook (Springer, соответственно в интервале углов 0.1, 0.15, 0.21.

Berlin, 1971) p. 71.

Из приведенных результатов видно, что при наиболь[15] Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для ших изменениях удельного сопротивления углы 0 как научных работников и инженеров (М., Наука, 1970) для продольного, так и для поперечного резисторов с. 215.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Модель проводимости поликристаллического кремния p-типа, учитывающая растекание тока... [16] W. Versnel. Solid-State Electron., 21, 1261 (1978).

[17] В.А. Гридчин, В.М. Любимский. Микроэлектроника, 32, 261 (2003).

[18] D. Schubert, W. Jenschke, T. Uhlig, F.M. Schmidt. Sens.

Actuators, 11, 145 (1987).

[19] Y. Amemiya, T. Ono, K. Kato. IEEE Trans. Electron. Devices, ED-26, 1738 (1979).

[20] K. Kato, T. Ono, Y. Amemiya. IEEE Trans. Electron. Devices, ED-29, 1156 (1982).

[21] С.В. Спутай. Актуальные проблемы электронного приборостроения. Сенсорная электроника. Сб. тр. Всес.

конф. (Новосибирск, Россия, 1991) с. 33.

[22] С.В. Спутай. Тез. докл. 1-й Межд. конф. „Датчики электрических и неэлектрических величин“ (Барнаул, Россия, 1993) ч. 1, c. 95.

[23] D.M. Kim, A.N. Khondker, S.S. Ahmed, R.R. Shah. IEEE Trans. Electron. Devices, ED-31, 480 (1984).

[24] Аморфные полупроводники, под ред. М. Бродски (М., Мир, 1982) с. 324.

[25] В.А. Гридчин, В.М. Любимский. ФТП, 38, 1013 (2004).

Редактор Л.В. Беляков A model of conductivity of p-type polycrystalline silicon considering the distribution of the current in crystallites V.M. Lubimsky Novosibirsk State Technical University, 630092 Novosibirsk, Russia

Abstract

The model of conductivity of p-type polycrystalline silicon film with the distribution of a current in crystallites is considered. The model is self-consistent and satisfactory describes the experimental results on conductivity piezoresistance effect in p-type polysilicon before and after pulse current annealing. The conclusion is following: the areas of electrical contacts between crystallites are close to the geometrical areas between them, nevertheless, current density in crystallites is not homogeneous.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.