Ti/Si ve Zr/Si eklemlerin elektriksel karakteristikleri

Abstract

Metal-yarıiletken eklemler, mikroelektronik cihazların ve entegre elektronik elemanların temelini oluşturmaktadır. Geçiş metalleri kullanılarak yapılan metal-yarıiletken eklemlerin karakteristikleri ile ilgili yapılan araştırmalarda ara yüzde oluşan silikatların özdirençlerinin düşük olması ve oksitlenmeye karşı dayanıklı olmaları dikkat çekmiştir. Yine de, geçiş metal/yarıiletken eklemler konusunda az çalışma vardır. Bu çalışmada, kristal Si(100) altlık üzerine benzer kimyasal özellikler taşıyan Ti ve Zr ince film kaplama yapılarak yapılan eklemlerin elektriksel özelliklerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. DC magnetron sıçratma tekniği ile n-tipi ve p-tipi Si(100) altlık üzerine Ti ve Zr ince film kaplamalar yapılmıştır. Bu eklemlerin akım-gerilim ve kapasitans-gerilim karakteristikleri incelenmiş, deneysel bulgulardan Schottky engel yüksekliği, ideallik faktörü, katkı iyonu yoğunluğu gibi parametreler hesaplanmıştır. Ayrıca, Si altlık için UV geçirgenlik ölçümü yapılarak yasak enerji aralığı hesaplanmış ve kaplamadan sonra XRD analizleri incelenerek ara yüzeyde ne tür kristal fazları oluşup oluşmadığı irdelenmiştir. Yapılan elektriksel ölçümlerde, Ti/p-Si eklemin engel yüksekliği Фb(I-V)= 0,73 eV, Фb(C-V)= 0,90 eV ve akseptör iyonu yoğunluğu Na= 2,28x1013 cm-3 olarak, Ti/n-Si eklemin engel yüksekliği Фb(I-V)= 0,68 eV, Фb(C-V)= 0,80 eV ve donör iyonu yoğunluğu Nd=5,12x1013cm-3 olarak ve Zr/p-Si eklemin engel yüksekliği Фb(I-V)= 0,83 eV, Фb(C-V)= 1,34 eV ve akseptör iyonu yoğunluğu Na= 3,03x1013 cm-3 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca Ti/Sieklemlerin foto duyarlılık özelliği göstermediği, ancak Zr/p-Si ekleminin ışıkla doğrultma özelliğinin arttığı gözlenmiştir. Hazırlanan Ti/n-Si, Ti/p-Si ve Zr/p-Si eklemleri Schottkydiyot özelliği göstermiştir.