го бар'єру, а також припущення про вузькому і глибокому потенційному бар'єрі (ОІW>> 1).
У цьому випадку для ймовірності тунельного переходу Т отримуємо:
В
Вираз для тунельного струму електронів із зони провідності на вільні місця в валентної зоні буде описуватися наступним співвідношенням:
В
де використані стандартні позначення для функції розподілу та щільності квантових станів.
При рівноважних умовах на p + -n + переході струми зліва і справа один одного врівноважують: I C в†’ V = I V в†’ C . p> При подачі напруги тунельні струми зліва і справа один одного вже не врівноважують:
В
Тут f C , f V - нерівноважні функції розподілу для електронів в зоні провідності і валентної зоні.
Для бар'єру трикутної форми отримано аналітичний вираз для залежності тунельного струму J тун від напруженості електричного поля Е такого вигляду:
В
За напруженість електричного поля пробою E пр умовно приймають таке значення поля Е, коли відбувається десятикратне зростання зворотного струму стабілітрона: I тун = 10 В· I 0 .
При цьому для pn переходів з різних напівпровідників величина електричного поля пробою E пр становить значення: кремній Si: E пр = 4.10 5 В/см; германій Ge: E пр = 2.10 5 В/см. Тунельний пробій в напівпровідниках називають також зінеровскім пробоєм. p> Оцінимо напругу U z , при якому відбувається тунельний пробій. Будемо вважати, що величина поля пробою E пр визначається середнім значенням електричного поля в pn переході E пр = U обр /W. Оскільки ширина області просторового заряду W залежить від напруги за законом
,
то, прирівнюючи значення W з виразів
,
отримуємо, що напруга тунельного пробою буде визначатися наступним співвідношенням:
В
Розглянемо, як залежить напруга тунельного пробою від питомого опору бази стабілітрона. Оскільки легіруюча концентрація в базі N D пов'язана з питомим опором ПЃ бази співвідношенням N D = 1/ПЃОјe, отримуємо:
В
З рівняння (4.21) випливає, що напруга тунельного пробою U z зростає з ростом опору бази ПЃ бази .
Емпіричні залежності напруги тунельного пробою U z для різних напівпровідників мають наступний вигляд:
германій (Ge): U z = 100ПЃ n + 50ПЃ p ;
кремній (Si): U z = 40ПЃ n + 8ПЃ p ,
де n, p - питомі опору n - і p-шарів, виражені в (Ом В· см).
3. Надійність металізації і контактів інтегральних схем. Характеристика і параметри надійності
Осадження тонких металевих плівок для створення закінченою структури інтегральної схеми з сполуками потребує вирішення багатьох складних проблем. У більшості випадків металізація здійснюється з застосуванням процесу фотолітографії, тобто на фоторезисте створюється малюнок з'єднання, що визначає ділянки, з яких метал повинен бути вилучений і в яких повинен бути залишений. Послідовність нанесення шару фоторезиста і металу може бути змінена.
Розрив металевої плівки. Зазвичай на шарі фоторезиста створюють необхідний малюнок з'єднань і потім на всю поверхню пластини осаджують плівку металу, що видаляється з ділянок, на яких є фоторезист, спільно з останнім. Якщо плівка металу щодо товста і неперервна по всій поверхні пластини, в ній можуть виникнути розриви і щербини на краях, як показано на рис.3.1 Це саме по собі не висуває нових проблем, якщо окремі частки металу залишаються на пластині.
У ряді випадків спочатку наносять на всю поверхню пластини металеву плівку, а потім вже фоторезист. Метал стравлюють з ділянок, де він небажаний. Цей процес менш поширений через проблеми, пов'язані з хімічними реакціями і адгезією металу до підкладки.
В
Малюнок 3.1 - Дифузійні викиди і щербини в металевій плівці (1000-кратне збільшення).
Адгезія металу. Якщо адгезія металевої плівки до чистого кремнію, окисного покриття і тонкоплівкових компонентам незадовільна, то метал може легко відриватися і обдирати. Зазвичай з кремнієм використовується алюміній і золото. Однак у золота погана адгезія до SiO 2 , тоді як в алюмінію вона задовільна і, отже, алюміній більш широко застосовується при виготовленні інтегральних схем. Однак застосування алюмінію має і недоліки.
Адгезія алюмінію до плівки двоокису кремнію поліпшується при невеликому підвищенні температури внаслідок утворення на межі розділу шару А1 2 Про 3 - Si...
