книги / Микроструктуры интегральной электроники

S, В/Вт

Рис. 1.23. Зависимость

фототермоЭДС

S

структуры Au-n-GaAs от частоты f моду­

ляции пучка СОг-лазера

расчета при значениях

LT~1= 20 см - 1,

50

см-1 и 20 см-1. Видно, что при всех пи

Г

теория описывает эксперимент, однако най­

денные значения LT_1 оказываются при­

мерно

на

порядок

меньше коэффициента

поглощения а7

на

свободных

носителях.

При LT 1==а' теория расходится с экспе­

риментом

(штриховая линия на рис

1 23 е

Lt~l— а'=500 см-1).

В

ю

же

время

увеличение

%т

более

чем

в

10

раз охлаждением до

77

К

(от

0,26

до

3,5

см2/с)

не нарушает

сог­

ласие теории и эксперимента при L-r^Ca7. Поэтому следует предположить, что глубина области, в которой тепло передается от горячих элемронов решетке намного превышает глубину поглощения излучения свободными носителями и

оценить длину	пробега горячих	электронов (с	« 120 мэВ)	по энергиям
(£1 мкм). Для	проверки этого	предположения	инжектировали	горячие элек­

троны в GaAs, прикладывая импульсное напряжение (17=1 В, ти^95 мкс) Измеряли отклик структуры (термоЭДС) от времени задержки (^100 мс) и вычисляли его фурье-спектр. При инжекции в GaAs значение Лт оказалось существенно больше, чем при инжекции в Au толщиной ~20 им, и близко к LTв случае фототермического отклика.

Поскольку как при нагреве излучением, так и при джоулевском нагреве го­ рячие электроны инжектируются в GaAs с энергией 0,1 —1 эВ, то наблюдаемый эффект можно объяснить рассеянием энергии таких электронов на плазмонах (вероятность этого процесса преобладает над элоктрон-фо'нонным рассеянием в GaAs при л > 1018 см-3) с последующей передачей энергии от плазмониых сте­ пеней свободы решетке.

Магнитоиндуцированная поляризационно-зависимая баллисти­ ческая фотоЭДС в МП структуре. Предсказано существование маг­ нитоиндуцированной поляризационио-зависимой компоненты бал­ листической фотоЭДС в МП структуре, обусловленной оптическим «выстраиванием» импульсов фотоэлектронов в полупроводнике и неупругостью взаимодействия на границе с металлом [29]. Причи­ на возникновения данной компоненты состоит в зависимости чис­ ла и направления движения баллистических «выстроенных» фо­ тоэлектронов, падающих на границу раздела полупроводник-ме­ талл, от взаимной ориентации параллельных поверхности векто­ ров магнитного поля и поляризации света.

1.8.ШУМЫ В МП СТРУКТУРАХ

ВМП структурах главную роль играют два вида шумов: дро­ бовые и избыточные. Дробовый шум вызывается случайностью про­ цесса эмиссии электрона, имеющего достаточную энергию для пе­ рехода из металла в полупроводник и обратно. Избыточные шумы

в МП структуре могут быть связаны с флуктуациями заряда на ПС и глубоких уровнях в ОПЗ полупроводника.

Шумовые свойства МП структур характеризуются относитель­ ной шумовой температурой (ш> равной отношению мощности шу­ мов МП структуры к мощности ш}мов активного сопротивления, равного по величине сопротивлению МП структуры:

tm = Я A W kTAf = W 2HkTRAf,		(1.117)
где A h и AU2 — средние значения квадратов		флуктуационных то­
ков и напряжений;	R — дифференциальное	сопротивление	МП
структуры (в общем	случае R eZ). Поскольку избыточные		шумы

уменьшаются с частотой пропорционально 1If в большинстве эле­ ментов на основе МП структур, то они не играют существенной

роли. В связи с этим ограничимся	анализом дробового шума. Д ля
дробовых шумов
д7* = 2e/it2 A f,	(1 И8)

где /1,2 — сумма прямого и обратного токов, протекающих через МП структуру. Это выражение справедливо вплоть до частот, срав­ нимых с временем пролета носителей заряда через ОПЗ полупро­ водника. Используя результаты § 1.2, определим и проанализи­ руем tm дробового шума МП структур для различных механизмов

	токопереноса		ш -
	Из (1.27) для ВАХ (1.2) с п—п*— 1 получаем
	<ш = [exp (eU/kT) +			1]	2 [(AtT/e) (d In IJdU) + 1] exp (eU/kT) -f
	C	( ___1			(1.119)
	+ h	V	e '	dU
					)}

Для МП структуры без учета действия сил изображения на ход потен­ циала в ОПЗ, туннелирования носителей через ОПЗ и нарушения функции рас­

пределения электронов проходящим током		(1,119)	преобразуем	к виду
= (1/2) И + exp ( -	eUlkT)).				(1.120)
Видно, что для МП структур величина tm не зависит от параметров струк­
тур. Анализ (1.120) показывает, что при отсутствии напряжения				/га=	1, при до­
статочно больших прямых	напряжениях	= 1/2,	а при достаточно		больших

обратных напряжениях £=ехр(—eU/kT)12, т. е. очень велико и растет с увели­ чением обратного напряжения.

Для МП структур с учетом действия сил изображения на ход потенциала

в ОПЗ
/ш = (1/2) [exp (eU/kT) + 1] {exp (eU/kT) +
-[- <Pi [exp (eU/kT) — lj/яи (фо— eU)}~1 •	(1.121)

Если учесть нарушение функции распределения электронов проходящим то­ ком, то

1 +	Яр [(<Ро— eU)/kT]~312 U
*= (1/2) ехр(— eU/kT) Ь	(1.122)
	1+Ыфо/А:ГГ3/2//о )•

где Яо=/о“]/ (kT)l6m*s2; s — скорость звука. Учет сил изображения и наруше ния функции распределения приводит к изменению tm. При прямом напряже­ нии учет этих эффектов приводит к росту fm, а при обратном — к уменьше­ нию. Случай, соответствующий учету сил изображения, иллюстрируйся рис. 1.24.

Кривая	/ на этом рисунке	рассчитана по (1.120), 2 — по (1.141) при	=
= 1016 см-3, а 3 —по (1.148)		при яо=1017 см~3.
По	(1.119)—-(1.122) можно, управляя параметрами полупроводника для		из­

менения хода потенциала в ОПЗ и условий туннелирования, получать мшш мальные значения tm для конкретных условий работы МП структуры.

В результате экспериментального изучения шумов в МП струк­ турах установлено, что на низких частотах \tm убывает с ростом частоты и постоянно при достаточно высоких частотах. Кроме то­ го, /т зависит от тока через МП структуры.

Уменьшение tm с	частотой подчиняется закону tmo z llfn\ где
п0 близко к единице,	а величина tm при низких частотах зависит

от вида ВАХ. Меньшие tm наблюдаются для МП структур, у кото­ рых ВАХ характеризуются n æ l . Зависимость величины fm от тока через МП структуру в области низких частот подчиняется закону где m æ 2. Однако наблюдаются и более сложные зависи­ мости tm от тока, например с зависящим от / значением т . В обла­

сти частот, где tm не зависит от частоты, что характерно для дро­ бовых шумов, изменение tm с напряжением, приложенным к МП структуре, имеет сложный характер. Например, tm с увеличением прямого тока уменьшается, достигает минимума, а затем растет. Эта зависимость качественно описывается рассмотренной теорией дробовых шумов. Действительно, при учете дополнительных шу­

мов на последовательном	сопротивлении	объема полупроводника
г получено суммарное	значение t'm в	виде f m= {tm+ rlR )l(l +

+ Г/Д).

Из анализа t'm следует, что t'm имеет минимум при изменении прямого напряжения на МП структуре. Детальное сопоставление экспериментальных результатов с теоретическими показывает, что они совпадают только при достаточно больших токах, а при ма­ лых токах экспериментальные значения t'm превышают теоретиче­ ские. Эти зависимости, а также существование избыточных шумов свидетельствуют о том, что шумо­

вые свойства МП структур не мо­	£щ
гут быть объяснены без учета
электронной структуры межфаз­
ной границы МП [5].

Рис. 1.24. Зависимость относительной шумовой температуры tm от напряже­ ния для МП структуры с фо=0,3 эВ при учете сил изображения

1.9. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ РАЗМЕРОВ МП СТРУКТУР

Для рассмотрения физических ограничений размеров МП струк­ тур d по [5] используем следующие характерные размеры: шири­ ну ОПЗ L, длину свободного пробега носителей заряда /, длину волны электрона К. Исходя из соотношения между этими размера­

ми, выделяем следующие случаи: 1)	d > ,L , Ц и для МП струк­
тур размерные эффекты, связанные	с изменением d, не проявля­

ются. 2)	d > l y X и характеристики МП	структур зависят от их
размеров d. 3) l > d y L>% и проявляются		баллистический эффект,
изменяется физика работы МП структур		4) L, d ^ X и проявляют­

ся квантовые эффекты, существенно изменяется физика работы МГ1 структур.

Оценка минимального вертикального размера МП структур. Проведем оцен­ ку минимального значения L в МП структуре, для которой размерные эффекты, связанные с d, не проявляются. Используем изменение ВАХ с уменьшением L. Как следует из § 1.2—1.3, при уменьшении L возможно изменение вида и па­

раметров	ВАХ, определяемое изменением механизмов токопереноса.
Если	исходить из критериев диффузионной теории, то минимальная шири­
на L не может быть меньше, чем
L > / = Зл ип т п vnf8e.		(1.123)

Например, для структуры на п-Si при Ь= Ы ширина L должна быть боль­ ше 0,043 мкм. При меньших L выполняется диодная теория до значений, при которых станет существенным туннелирование носителей через ОПЗ. Туннели­ рованием можно пренебречь, если £оо=е[(лоЬ2)/(4еоет*)]1/2С&Г. Использо­ вав д 'я L (1.9), эю неравенство перепишем в виде

L » [(ф0 — eU)'n /kT] (hV2m*Ÿ'" .	(1.124)
Значение L можно ощенить, если задать	{С(фо—eU)li2/àT]( h 2/2m*)l/2/L} = à.
Например, для МГ1 структур на n-Si если	<ро—eU =0,5 эВ и 6=0,2, то L—

=0,05 мкм. Таким образом, пренебрежение туннелированием приводит к дос­ таточно малым предельным значениям L. Однако следует отметить, что умень­ шение А, определяемое из условия пренебрежения туннелированием, до еще меньших размеров не является принципиально невозможным. Действительно, как рассмотрено в § 1.2, структуры остаются выпрямляющими. Но существенно из­ меняется вид ВАХ. Поэтому значения L, полученные из анализа ВАХ, могут

быть	значительно	меньшими, чем определяемые по (1 123) и (1.124). При	ма­
лых L существенными становятся ограничения, связанные с дискретностью за­
ряда	в ОПЗ. Так,	при решении уравнения Пуассона и нахождении ср(лс)	ис­

пользуется предположение о непрерывности заряда в ОПЗ. Но заряд, связан­ ный с ионизованными примесями, является дискретным. Поэтому введение L возможно при выполнении неравенства L>(/inр)1/3, где яПр — концентрация ионизованных (примесей. Если ппр=Яо, то для L (19) перепишем последнее неравенство в виде L^>/2/2е0е(фо— Если задать значение {[/2/2еое(фо— —eU)]/L} = б, то можно оценить минимальное значение L. Например, для «структуры на n-Si с фо—eU=0,5 эВ при 0=0,2 мкм, L = 0,2 мкм.

Рассмотренное ограничение L, связанное с дискретностью заряда в ОПЗ, определяет минимальное значение L как для ВАХ, так и для ВФХ Отметим,

что ВАХ и ВФХ не претерпевают	принципиальных изменений для	L от	/-< /
до L>1, но параметры элементов	на основе МП структур существенно изме­
нятся. Так, лавинно-пролетные диоды [26] работают только при		1^>L,	т. е.

при выполнении диффузионной теории, чтобы осуществлялось лавинное размно­ жение носителей заряда.

Оценка минимальной площади структуры. Для МП структур с определенным минимальным L оценим минимальную площадь структуры, характеристики которой начинают зависеть от ее раз­ меров. Одним из критериев для определения минимальной площа­ ди структуры является критерий сохранения плоской конфигура­ ции ОПЗ. В этом случае для структуры квадратной формы со сто­ роной d должно выполняться условие d^>L. При L = 0,05—0,2 мкм находим, что d = 0,3— 1 мкм в случае пятикратного превышения d над L. Однако такой критерий не вытекает из физических ограничений уменьшения площади МП структуры: характеристики структуры будут выпрямляющими и при â c b . При их описании (§ 1.2) од­ номерное приближение нужно заменить на трехмерное. Существует ряд физических ограничений d. Они связаны с тем, что в малых объемах и на малых площадях флуктуирует количество примесей лПр и число поверхностных уровней т соответственно. Поэтому при уменьшении размеров МП структуры флуктуируют параметры, оп­ ределяющие ВАХ, ВФХ, Е, и становится невозможным создание элементов, обладающих одинаковыми характеристиками.

Флуктуация объемных и поверхностных уровней может приво­ дить к флуктуации высоты барьера <ро, которая определяет ВАХ, ВФХ и Е. Рассмотрим связь флуктуации высоты барьера с флук­ туацией числа локальных центров. Вначале проанализируем струк­ туры, для которых фо задается зарядом на ПС. Такие структуры образуются на Si, GaAs, являющихся материалами элементов ин­ тегральной электроники. Для МП структур квадратной формы при d~>L в одномерном приближении должно реализоваться ра­

венство зарядов на поверхностных уровнях Ni			и в	ОПЗ N i= N „pL.
Здесь N i~ d 2riifi, где fi — функция заполнения			ПС	с концентраци­
ей n,ù Nnp = d 2no. Таким	образом, ф0 зависит	как от Ni, так и от
Nap. Предположим, что	флуктуирует только	число		поверхностных

зарядов Ni. Это приводит к флуктуации фо, величина которой мо­ жет быть найдена после дифференцирования уравнения для Ns. В результате имеем ЛфоЛро= 2 AÂ^/W,. При справедливости распреде­

ления Пуассона дисперсия определяется как V Ni/Ni. Если задать­

ся допустимым	пределом изменения [Дфо/фо]^б, то Дфо/фо =
= 2/ V tiifid2^ à .	Откуда находим
d ^ m V n J i '	(1.125)

Например, при rti=1012— 1013 см-2, соответствующем наблюдаемой плотности ПС в МП структурах (§ 1.4), f*== 1 и 6=0,2, имеем d > > 0 ,0 3 2 —0,1 мкм.

Аналогичное рассмотрение флуктуации концентрации примеси Пгр при постоянном Ni приводит к соотношению Длпр/Лпр=АфоАро. Зазаваясь допустимыми изменениями сро и предполагая справед­

ливость___распределения			Пуассона		для	япр,	имеем		Дфо/фо =
= 1/Т/яо/с(2^ й . Откуда		определяем
d > ( l / 8 V3nl0/3)(d/L)l/3.									(1.126)
Например,	при 6 = 0,2,	Яо^Ю 16—1017			см -3, d/L = 1 находим,					что
dja0,07 —0,15 мкм. Эти значения				несколько		выше значений, полу­
ченных из оценок с учетом флуктуации Ni.
Для МП	структур	круглой		формы (Vo — радиус				структуры)
провезем также оценку минимальных значений L при флуктуации
V, и л„р (в структуреОПЗ полусферической конфигурации). Шири­
на ОПЗ полусферической			конфигурации			/,< связана		с	шириной
ОПЗ плоской конфигурации L следующим						соотношением:				L —
=■-/-<.( l+ (2 Ic /3 L )]1 2. При			Lc~>r0	это	соотношение принимает					вид
L - - (2/3) 1/2LC(Lc/го)1''2.		Из	него	находим		Lc=	(3/2)1/3L(ro/L)1/3.
Здесь LC< L	при тех же остальных условиях, поскольку для									ком­

пенсации заряда ПС достаточно заряда ионизованных примесей в бплее тонком слое полупроводника, но из объема полусферы. Те­ перь вместо N t ---NUpL необходимо рассматривать равенство

Nt = (2/3) я «0 ( г* - LI) = (2/3) я я 0 г3 - (3/2)»/* я L? r 0 n0,

(1.127)

где Ыл = 2пг20п4{.

Если изменения параметров МП структур определяются флук­ туацией заряда на ПС, то можно использовать следующее выра­

жение,	связывающее	изменение JVf с изменением	<po, ANi/Ni =
= Ад о/фр. Задаваясь величиной Дфо/фо^б, получаем			1/"1//2яг2оХ
X яг/г^б . Отсюда
г0> 0 - 1(2яп</ г)-1/2.			(1.128)
Если	я, = 1012— 10‘3	см-2, Дф0/фо = 0,2, /,-=1, то диаметр струк­

туры должен быть т/к> 0,013 —0,04 мкм. Это значение меньше, чем сторона квадрата d в (2я)~1/2 раз для структуры с ОПЗ плоской конфигурации.

В результате аналогичного рассмотрения влияния флуктуации количества носителей заряда япр на флуктуацию ф0 в МП струк­ туре с ОПЗ полусферической конфигурации получено, что при принятых предположениях флуктуация я„Р мало сказывается на флуктуации ф0 и, следовательно, флуктуация я пр не определяет минимальных размеров структуры. Из приведенных оценок мини­ мальных размеров структуры с ф0, определяемой ПС, следует, что минимальные размеры структур с ОПЗ полусферической конфигу­

рации меньше, чем структуры с ОПЗ	плоской конфигурации.
Д ля структуры с высотой барьера	фо, задаваемой UK, флукту­

ации количества примесей и заряда на ПС нс определяют мини­ мальные размеры МП структуры и такая структура с флуктуация­ ми я„р и Ni может быть сделана сколь угодно малой. Однако

флуктуации пиР или Nlif а также других физических параметров МП* структуры могут проявляться во флуктуациях не только фо, но и других параметров. Поэтому увеличится разброс параметров МП структуры при уменьшении d, приводящий к разбросу па­ раметров элементов на основе МП структур. Это вызовет ограни­ чение минимальных размеров МП структуры d.

Таким образом, для рассмотренных примеров физических ог­ раничений минимальные размеры МП структур изменяются в пре­ делах 0,06—0,3 мкм.

1.10. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МП СТРУКТУРАХ ПРИ УМЕНЬШЕНИИ ИХ РАЗМЕРОВ

Решение большинства задач интегральной электроники связа­ но с уменьшением геометрических размеров элементов, в частно­ сти, на МП структурах с барьером Шотки выпрямляющих и оми­ ческих. Для достижения этого требуется не только решение вопро­ сов технологии изготовления таких МП структур, но и исследование происходящих в МП структурах физических процессов, за ­ висящих от их размеров (см. § 1.9). Рассмотрим результаты ис­ следования влияния перехода к субмикронным размерам широко использующихся в интегральной элекгронике МП структур Al-n-Si на электрофизические характеристики структур и обуслов­ ливающие их физические процессы.

Площадь выпрямляющих структур («окай» в SiOs)—5=0,25—0,4 мкм-, перекрытие металлизации иа SiC>2 не более 2—3 мкм. Структуры площадью 101—Ш4 мкм2 формировали методом фоюлитографин в форме квадратов. Струк­ туры площадью 0,25—16 мкм2 формировали методами электроино-лучевой ли­ тографии как в форме квадратов, так а в равных им по площади полосок ши­ риной 0,5 мкм.

Получены следующие результаты. При сравнительно большой площади >10 мкм2 основные параметры (высота барьера Шотки <рв, параметр а, плот­ ность тока is, удельная емкость Со при £/=0) практически не зависят ог раз­ меров структуры. При S<10 мкм2 уменьшение площади приводит к изменению параметров, в наибольшей степени выраженному для структур с минимальны­ ми размерами (5<1 мкм2).

На рис. 1.25 показано изменение вы­ соты барьера срв в зависимости от пло­ щади структур А1—Si до (кривая /) и после (кривая 2) воздействия отжига, обусловливающего образование барьера высотой фв = 0,72 эВ для структур пло­ щадью 5 >10 мкм2. Для структур без отжига понижение фв при уменыые-

Рис. 1.25. Зависимость высоты барьера Шотки от площади структур Al-n-Si: !*- без отжига; 2 —отжиг при *=500°С

Рис.	1 26.	Зависимость обратного тока при
постоянном напряжении				от	площади
структур		квадратной	(а)	и	полосковой
(б)	форм:		отжиг при t=500°C
-------	без отжига;-------

нии их площади незначительно. С умень­ шением площади отожженных структур <рв понижается до (рв=0,5—0,53 эВ, что соот­ ветствует значениям высоты барьера Шотки для неотожженных структур Al-n-Si.

Оценить влияние геометрии структуры на токоперенос можно из рис. 1.26 по зависимости тока / 0оР при U = — 5 В от площади структур с квадратной (а) и полосковой (б) формами. Для отожженных струк­

6)тур отклонения от прямой пропор­

циональности между током и площадью более значительны (штри­ ховые линии), чем для неотожженных (непрерывные линии). Д ля структур квадратной формы эти отклонения начинают проявлять­ ся при большей площади, чем для структур полосковой формы.

Теоретическое рассмотрение роли краевых эффектов в токопереносе в МП структурах [31] показало, что при переходе к субмииронным размерам значительно сужается ОПЗ в полупровод­ нике вблизи краев структур. Это приводит к увеличению напря­ женности электрического поля, росту влияния сил изображения и туннельного эффекта, обусловливая экспериментально наблюдае­ мые изменения .параметров: рост плотности тока и удельной емко­ сти, уменьшение параметра а. Нарушения плоскостной конфигу­ рации ОПЗ в 'полупроводнике становятся существенными для по­ лосковых структур при меньших размерах, чем для квадратных,

что согласуется с представленными	зависимостями	(рис. 1.26).
На характер зависимости параметров отожженных		структур
А1—Si от их площади и формы может	также оказывать влияние

неоднородность границы раздела из-за твердофазного взаимодей­ ствия кремния с алюминием при отжиге [5].

Таким образом, основные изменения электрофизических харак­ теристик структур Al-n-Si при переходе к субмикронным размерам связаны с нарушением плоскостной формы ОПЗ вдоль периметра

структуры, обусловливающим особенности в тошпереносе		через
барьер ОПЗ. Д ля омических структур, образованных	Al,	PtSi,
TiN, W «а n+(p+) -кремнии, размером 0,25 мкм в окнах	S i0 2 не­
однородное распределение тока по площади влияет на	и зави­
симость Rq от S [18].

1.11. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МП СТРУКТУР

Пол упро®одников ые элементы на основе МП структур широка применяются в радиоэлектронике, вычислительной технике и дру­

гих областях [1, 2, 5, 12, 32].			Это обусловлено следующими ос­
новными		достоинств а ми таких	элементов, связанными со свойст­
вами	МП	структур (§ 1 .1 - 1.8): большим быстродействием, ко­
торое	достигает 10й — 1012 Гц;		универсальностью и способностью

выполнять различные задачи; принципиальной простотой техноло­ гии и ее совместимостью с технологией интегральных схем; малы­ ми размерами активной области и локализацией ее у поверхности полупроводника; большим теплоотводом от активной области в металл.

Рассмотрим физические принципы выбора типа МП структур для простых (применяется собственно МП структура с барьером Шотки) и сложных (МГ1 структура является одной из активных структур) элементов с барьером Шотки, использующихпотенци­ альный барьер сро для носителей заряда; зарядные свойства ОПЗ полупроводника; электрическое поле в ОПЗ полупроводника. К простым элементам с барьером Шотки относятся: выпрямитель­ ный, детекторный и смесительный диоды; стабилитрон; импульс­ ный, переключающий, умножительный и параметрический диоды; элемент памяти; генераторный, лавинно-пролетный диоды; фото­ сопротивление; фотодиод; фотоемкость; фотокатод, стимулиро­ ванный полем; датчики температуры :и давления; счетчик ядерных частиц; холодный катод; солнечные элементы. Сложными элемен­ тами с барьерам Шотки являются: полевой транзистор с барьером Шотки; поверхностно-барьерный транзистор; биполярный транзис­ тор с шунтирующим диодом с барьером Шотки; биполярный транзистор с коллектором с барьерам Шотки; МДГ1 транзистор с истоком и стоком с барьером Шотки; инжекционно-пролетный ди­ од с барьером Шотки; транзистор с металлической базой и МГ1 структурами; ПЗС с барьером Шотки; диод Ганна с барьером

Шотки;	усилитель бегущей волны с барьером Шоиюи; комбиниро­
ванный	прибор электронная	лампа — диод Шотки; фототранзис­
тор; полевой фототрапзистор		с барьером Шотки; электрооптиче-

ский модулятор; тиристор; акустозлектрические приборы с барье­ ром Шотки; быстродействующие переключатели с барьером Шотки; датчик температуры на основе МП структуры и элемента Пельтье [1, 31].

Требования к характеристикам МП структур, например, на полупроводниках А3В5 (твердых растворах на основе А3В'5) при их различных использованиях (в СВЧ, оптоэлектронных, цифро­ вых интегральных схемах и др.) зависят от условий функциониро­ вания МП структур и технологических процессов изготовления всей микросхемы. Например, к структурам металл — полупроводник А3В5 с барьером Шотки — затворам полевых транзисторов (ПТ), используемым в цифровых интегральных схемах, предъявляется

р яд требований, так как электрические 'свойства диода затвор — исток при обратном напряжении определяют свойства и характе­ ристики ПТ: 1. Большая высота барьера. Этому требованию удов­ летворяют МП структуры на GaAs и не удовлетворяют МП струк­ туры на InP (фи5^0,4 эВ). 2. Однородность <рв как по пластине полупроводника, так и в кристалле микросхемы. 3. Высокое напряжение пробоя и низкие токи утечки при обратном напряже­ нии, так как последнее определяет шумовые характеристики ПТ с затвором Шотки. 4. Воспроизводимость значений высоты барьера и тока при обратном напряжении, что необходимо обеспечить про­ стыми операциями управления технологическим процессом изго­

товления	микросхем,	например, при отжиге омических контактов
и после	имплантации	5. Повышенная временная и термическая

стабильность характеристик барьера Шотки, что, в частности, на­ кладывает на границы раздела требование металлургической инертности при проведении других технологических процессов и з­ готовления микросхем, таких, как отжиг омических контактов и послеимплантационный отжиг.

По типу используемых характеристик МП структур элементы на их основе, перечисленные выше, разделим на три группы. В элементах этих групп используются: 1) нелинейность ВАХ (детек­ торные, смесительные, умножительные, инжекционно-пролетные диоды, МДП-транзисторы с барьером Шотки и др.); 2) нелиней­ ность ВФХ и отсутствие подвижного заряда в ОПЗ •полупровод­ ника (параметрические диоды, варакторы, толевые транзисторы с барьером Шотки и др.) ; 3) электрическое поле в ОПЗ полупро­ водника (лавинно-пролетные диоды, фотодиоды и др.). Д ля пер­ вой группы элементов определяющую роль играет ВАХ структу­ ры. для второй — ВФХ, для третьей — напряженность электриче­ ского ноля в ОПЗ [см. формулы (1.1), (1.4), (1.8)]. Эти форму­ лы и результаты оценки минимальных размеров МП структур в элемеш ах трех групп для фундаментальных физических ограниче­ ний размеров структур (изменение основных физических процес­ сов, флуктуации заряда и др.) в § 1.9 позволяют определить ог­ раничения размеров МП структур, связанные с функционировани­ ем и надежностью элементов (режим работы, радиация и др.). Эти ограничения связаны: со структурой элементов, в которые входят не только МП структуры с барьером Шотки; с получени­ ем заданных эксплуатационных параметров МП структур; с необ­ ходимостью стабилизации свойств МП структур при воздействиях напряжения, температуры, радиации и др.

Кроме 'рассмотренных ограничений минимальных размеров МП структур, связанных с функционированием и надежностью МГ1 структур в 'микросхемах, для элементов с МП структурами в мик­ росхемах существуют схемные и системные ограничения. Эти ог­ раничения связаны с оптимальным внешним и внутренним разби­ ением микросхем на кристаллы, на подсистемы, а такж е мощ-

«о