P-tipi silikonda pozitif yüklü iyon difüzyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında pozitif yüklü kirliliklerin boron katkılı silikon içindeki davranışları araştırıldı ve bu kirliliklerin silikon içerisindeki difüzyon katsayıları hesap edildi. Bu çalışma kapsamında yapılan deneylerde yüksek saflıkta bakır ya da demir katkılanmış p-tipi silikondan üretilen ?Schottky? tipi doğrultucular kullanıldı. Bakır ya da benzer kirliliklerin yarı iletkenlerdeki davranışlarının tayini teknolojik olarak önem taşımaktadır. Bu kirliliklerin yarattığı kusurlar serbest taşıyıcı davranışını değiştirerek yarı iletken cihazların doğru çalışmasını engellerler, bu cihazların ısınmasına ve sonuçta bozulmasına neden olurlar. Pozitif iyonların katkılanmasından sonra silikonun taşıyıcı konsantrasyonunda net bir azalma meydana gelir. Taşıyıcı konsantrasyonundaki bu azalma C-V (Kapasite-Voltaj) yöntemiyle tayin edilebilir. Katkı iyonlarının elektrik alana maruz bırakılması sonucu silikon içerisinde sürüklenmeleri (difüze olmaları) söz konusu olacaktır. Hareketli yüklerden meydana gelen kapasite değişimlerinin analizi ile difüzyon katsayıları da tayin edilebilir. Bu analiz TID (Transient Ion Drift) yöntemi ile gerçekleştirilir. Bu yöntemlerin kullanımında gerekli olan deney düzeneği (bu ölçümleri yapabilen bir ölçüm sistemi ve bu ölçümlerden elde edilen dataların analizini gerçekleştirecek olan yazılımları) tezi hazırlayan yüksek lisans öğrencisi tarafından tasarlanmıştır. Bu kapsamda C-V ve TID ölçümleri yapabilen ölçüm sisteminin kurulması (örnek üstünde elektrik alan yaratabilen ve bunun karşılığında kapasite değişimini ölçebilen ayrıca bu ölçümleri yüksek vakumda ve farklı sıcaklıklarda gerçekleştirebilen) bu tezin amacıdır.

This work intends to look into the behavior of positively charged impurities in boron doped silicon and calculate the intrinsic diffusion coefficient of this impurity in this semiconductor. The experiments to be conducted within the scope of this project will use `Schottky` diodes fabricated on by high purity copper or iron (99.9999 %) diffused p-type silicon samples. Identification of the behavior of copper or similar impurities in semiconductors is technologically important as the defects caused by these impurities change the free carrier behavior and interfere with proper operation of semi-conductor devices, leading to overheating and malfunction. Following positive ion doping, a significant fall in the majority carrier concentration of silicon will be observed, which can be determined by C-V (profiling) method. Doped ions will drift within silicon towards the edge of the depletion region as a result of being exposed to the electrical field applied externally. The diffusion coefficient can be determined through an analysis of capacity changes (transients) caused by these travelling ionic charges. Such an experiment will be performed via TID (transient ion drift) method. The experimental settings required to employ these methods (the proper measurement systems and software to analyze the data obtained by these measurements) will be designed by the graduate student who has prepared this project. Construction of the measurement system, capable of conducting C-V and TID measurements, will be the starting point of this thesis.