Создание полупроводниковой электроники плазменными методами

Актуальность

Полупроводниковые материалы и приборы на их основе являются основной базы аппаратостроения. Микроэлектроника, молодая и технически очень сложная отрасль промышленности, постоянно испытывала финансовые ограничения, хотя бы и потому, что затраты на разработку и производство очередного нового поколения изделий каждый раз значительно возрастали.

Стоит отметить, что для ряда задач требуются полупроводниковые приборы с индивидуальными характеристиками, которые не вписываются в существующую номенклатуру изделий, а следовательно их изготовление на производствах будет занимать крайне много времени. Именно поэтому исследования в области технологий создания полупроводниковых приборов с заданными параметрами в настоящее время являются являются актуальными.

Цель

Создать диоды на основе разных металлов, с различными параметрами.

Задачи

1. Изучить принцип работы полупроводников.
2. Ознакомиться с плазменными процессами и их применением в создании полупроводниковой электроники.
3. Создать диоды с различными параметрами; изучить их характеристики и свойства, сравнить их с показателями заводских элементов.
4. Создать испытательный стенд для демонстрации работы диода.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Установка магнетронного разряда «НИКА»
• Профилометра «Veeco Dektak 150»

Описание

Для работы над проектом использовались установки магнетронного разряда «НИКА» и профилометр «Veeco Dektak 150».

На установке магнетронного разряда «НИКА» эксперименты проводились по созданию диода Шоттки.

Далее были проведены две серии экспериментов. В качестве подложки использовались кремниевые пластины, легированные фосфором (марка: 1А2 МЦ УЭФ15/7,5-78,5, n-типа). Для ограничения площади напыления из фольги и подручных материалов была создана маска. Суть первой серии экспериментов заключалась в напылении с двух сторон подложки. Для этого использовали маску, сделанную из стальной пластины с тремя круглыми отверстиями.

Строение данных образцов было следующим: с одной стороны напылялся титан, а с другой – поочерёдно напылялись титан, вольфрам и медь одинаковой толщины. Толщина слоя регулировалась изменением времени напыления.

После получения образцов авторам было необходимо исследовать их свойства. Сначала с помощью профилометра «Veeco Dektak 150» измерили толщину получившейся плёнки.

Для измерения ВАХ использовали самостоятельно изготовленный тестовый стенд, состоящий из блока питания с регулируемым напряжением, микроамперметра, токоограничивающего резистора, вольтметра, подключённого параллельно образцу, и двух контактов, выходящих на образец.

Результаты работы/выводы

Было пройдено обучение работе на плазменной установке, изучены процессы создания полупроводниковой электроники с использованием плазменной техники.

Созданы диоды Шоттки с использованием различных металлов, измерены их ВАХ. Все графики получились нелинейными и по характеру соответствующими графикам, известным из литературы.

В результате экспериментов было выявлено, что диод с титановым покрытием даёт наибольший прямой ток и наименьший обратный ток, причём наилучшие параметры соответствуют плёнке с толщиной в 1 мкм.

Также нами были получены ВАХ для диодов с другими параметрами осаждения. Так, изменяя время напыления, мы имеем возможность создавать полупроводниковые приборы с настраиваемыми параметрами.

Перспективы использования результатов работы

В перспективе нами планируется создание полупроводникового транзистора.