FSUE «S&PE «Pulsar»

K. L. Enisherlova, V. G. Goriachev, E. M. Temper, S. A. Kapilin

The influence of the epitaxial layer features and so silicon−sapphire interface in SOS−structures on capacitance parameters of MIS−structures formed on SOS with submicron silicon layers were investigated in this article. Both standard SOS−structures with 0.3 μk silicon n−type layer and analog SOS−structures with the blastic silicon layer amorphizated by the oxygen ion implantation with following high−temperature annealing. The two different types of test MIS−structures with 30 nm gate oxide, polysilicon gate and metallic contacts were fabricated. The strong difference in the capacitance characteristics for standard SOS and SOS with recrystallization silicon layer was disclosed in depletion region. It was revealed the strong frequency dependence of capacitance characteristics for the test MIS−structures formed on almost all SOS−structures. It was shown that the character of the test structures C—V−curves were defined by dimension and configuration of the silicon layer as well as the deep compensate levels concentration in layer near silicon−sapphire interface. Particularly it was shown that big changes of the frequency−capacitance dependences at transition from the tests formed on standard SOS to tests on SOS with blastic silicon layer were determined by great concentration of deep compensate centers in layer near interface for standard SOS. It was shown that the recrystallization of silicon layer by oxygen ion implantation may lead to appearance of the centers, formed donor levels into silicon band gap and appearance of the frequency−capacitance dependences in depletion region of such SOS−structures.

1. Nakamura, T. Silicon on sapphire (SOS) device technology / T. Nakamura, H. Matsuhashi, Y. Nagatomo // Oki Techn. Rev. − 2004. − Iss. 200. − V. 71, N 4. − Р. 66—69.
2. Мустафаев, Aб. Г. Исследование гетероэпитаксии кремния на сапфире при создании транзисторных структур / Aб. Г. Мустафаев, Г. А. Мустафаев, Ар. Г. Мустафаев // Нано− и микросистемная техника. − 2011. − № 8. − С. 41—43.
3. Александров, П. А. Особенности процесса твердофазной рекристаллизации аморфизированных ионами кислорода структур кремний−на−сапфире / П. А. Александров, К. Д. Демаков, С. Г. Шемардов, Ю. Ю. Кузнецов // Физика и техника полупроводников. − 2009. − Т. 43, вып. 5. − С. 627—629.
4. Jaron, G. Application of laser annealing techniques to increase channel mobility in silicon on sapphire transistors / G. Jaron, L. D. Hess // Appl. Phys. Lett. − 1980. − V. 36, N 3. − Р. 220.
5. Алябьев, И. В. Состояние и проблемы КНС−технологии / И. В. Алябьев, Н. И. Блецкан, В. С. Папков // Электронная промышленность. − 1983. − Вып. 1(118). − С. 47—51.
6. Сhristoloveanu, S. Electrical characterization techniques for silicon on iInsulator materials and devices / G. Сhristoloveanu // NATO ASI Ser. − 1995. − V. 4. − P. 109—132.
7. Енишерлова, К. Л. Влияние γ−облучения на электрические параметры границы раздела кремний−сапфир в КНС−структурах / К. Л. Енишерлова, В. Г. Горячев, Е. Л. Шоболов // Электрон. техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. − 2011. − Вып. 2(227). − C. 70—80.
8. Тихов, С. В. Электрофизические свойства тонких слоев кремния на сапфире, полученных методом молекулярно−лучевой эпитаксии / С. В. Тихов, В. Г. Шенгуров, Д. А. Павлов, П. А. Шиляев, Е. А. Питиримова, В. Н. Трушин, Е. В. Коротков, С. А. Денисов, В. Ю. Чалков // Вестн. Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского, Физика твердого тела. − 2010. − № 2(1). − С. 60—65.
9. Neaman, D. Silicon sapphire interface charge trapping−effects of sppphire type and epi growth conditijns / D. Neaman, W. Shedd, B. Buchanan // IEEE Trans. Nucl. Sci. − 1976. − V. NS−23, N 6. − Р. 1590—1593.
10. Linda, F. H. JFET/SOS Devices−Pawrt II: Gamma−Radiation Induced effects / F. H. Linda, G. Thomas, Z. Zietlow, C. Barnts // IEEE Transactions on Electron Devicts, − 1988. − V. 35, N 3. − P. 359—364.
11. Шулаков, А. С. Свойства межфазовой границы Al₂O₃/Si / А. С. Шулаков, А. П. Брайко, С. В. Букин, В. Е. Дрозд // ФТТ. − 2004. − Т. 46, вып. 10. − С. 1868—1875.
12. Schwank, J. Tоtal dose effects in MOS devices / J. Schwank // Short Course notebook: Radiation Effects − From Particles to Payloads. IEEE NSREC. − 2002. − Ch. 3. − P. 1—123.
13. Сaгоян, А. В. Особенности формирования и релаксации заряда в КНС−структурах при воздействии ионизирующего излучения / А. В. Сaгоян, Г. Г. Давыдов // Микроэлектроника. − 2011. − Т. 40, № 3. − С. 209—223.