（凝聚态物理专业论文）金属镍硅化物的电学性质研究.pdf

摘要 研究了不同退火温度镍硅化物半导体结构的基本电学特性。在低温度退火 ( 5 0 0 0 c ) 的镍硅化物中，d l t s 测试发现大量杂质引起的深能级缺陷，进一步的研 究表明这些深能级是退火时随镍扩散进入硅材料内部的。对样品的c v 和i v 测试发现，各种退火温度的样品都能形成遵循热电子发射理论的肖特基势垒。 对低退火温度样品，由于存在较高浓度的深能级缺陷，使得反向电流明显增大。 对镍硅化物与硅的界面特性进行研究，通过测量从7 8 3 0 0 k 的温度范围 内的i v 特性，发现镍硅化物与硅的肖特基势垒接触并不是均匀分布，结果 表明镍硅化合物中的不均匀肖特基势垒分布遵循高斯分布。同时还研究了这种肖 特基势垒的不均匀性对镍硅化物电学性质的影响。 研究了n i p t 双层膜与硅固相反应生成的n i ( p t ) s i 膜的热稳定性及其他电 学特性，发现含有p t 的n i s i 膜的物相稳定温度可以达到8 5 0 。c ，比不含p t 的 膜提高了1 0 0 。c 以上。结合样品肖特基接触的正反向特性电学测试结果，发现 这种硅化物合适的退火温度为4 0 0 8 0 0 。c ，此时形成的膜具有较好的接触特性和 较低的电阻率。 关键词：硅化物，深自i ；赢态谱，肖蒋囊势垒，铲赦 a b s t r a c t i nt h i sw o r k ，t h ee l e c t r i c a lp r o p e r t i e so fn i c k e ls i l i c i d eh a v eb e e n s t u d i e d b yd l t s ( d e e pl e v e lt r a n s i e n ts p e c t r o s c o p y ) m e a s u r e m e n t s ，d e e p l e v e l sh a v eb e e n d e t e c t e d i n t h e s a m p l e s a n n e a l e da t l o w t e m p e r a t u r e ( w s 。 接触前，由于w m 和w s 的不同，造成金属和半导体的费米能级不在同一高度上，而 接触后，必然会通过载流子的重新分布使金属和半导体的费米能级调整到同一水平 上。由于半导体费米能级高于金属费米能级，半导体中的电子必定要流向金属，从 而在半导体表面形成一层由荷正电的电离施主所构成的空间电荷层。在这些正电荷 和流到金属表面的负电荷之间形成电场，其方向由半导体指向金属。结果半导体表 面的电子能量高于体内，能带向上弯曲，形成表面势垒。 在正向偏置下( 相当于金属接电源正极，半导体接负极) ，由于半导体中的电子 势垒降低，其中能够越过势垒流向金属的电子数显著增加。但由于对于金属而言势 垒高度不变，金属中能够流向半导体的电子数并不发生变化。结果形成一股较大的 正向电流。在反向偏置下( 相当于半导体接正极，金属接负极) ，由于半导体中电子 势垒升高，由半导体流向金属的电子流显著减少，流过势垒的电流主要由自金属向 半导体的电子流构成，这个电流实际很小。这就定性的说明了肖特基势垒的整流特 性。 一般势垒较厚时电子直接越过势垒，这样的肖特基势垒具有整流特性。但随着 势垒逐渐变薄( 例如掺杂浓度提高) ，越来越多的低于势垒高度的电子能够隧穿势垒， 在极端的情况下造成隧穿电流占优势，接触电阻有较低的值。这种金属和高掺杂的 半导体形成的接触称为欧姆接触。 2 1 2 金属硅化物和硅的势垒接触 金属硅化物的性质与金属相近，与半导体同样可以形成整流接触和欧姆接触。 目前金属硅化物与半导体的接触已经有了许多研究，表2 一卜l 是部分过渡金属硅化 物与硅接触形成肖特基势垒的高度 1 2 ： 表2 - 1 1部分过渡金属硅化物与硅接触形成肖特基势垒的高度 s i l i c i d e s 机( e v ) s i l i c j d e s机( e v ) t i s i 20 6 0m o s i 20 6 5 v s i 20 6 4r u 2 s i 30 7 2 c r s i 2o 5 7r h s io 7 5 m n s io 6 5 p d 2 s i0 7 l m n s ij7o 6 7h f s io 5 3 f e s i 20 6 7t a s i 2 o 5 9 c o s io 6 8w s i 2 o 6 5 c o s i 20 6 4 r e s i 2o 7 7 n i 2 s io 6 6 o s s i l80 8 5 n i s i o 6 5i r s i o 9 3 n i s i 2o 6 6 i r 2 s i 3o 8 5 y s i l 7 0 3 9i r s i 3 0 9 4 z r s i 2o 5 5p t 2 s i o 8 5 n b s i 2 0 6 3p t s io 8 8 2 2 研究方法 ( i ) 电容一电压法( c v ) 金属硅化物与半导体接触所形成的能带图如图2 - 2 - 1 ( a ) 所示 势垒区的电荷和电势分布与单边突变p n 结完全相似，因此可采用耗尽近似。得 到空问电荷区厚度为： 式中的厶代表半导体的介电常数，n 代表半导体的掺杂浓度，v 。是耗近区自建势垒高 度。对于均匀掺杂半导体，由界面到空间电荷区边缘电场线性下降为零，其中单位 面积的势垒电容为： c = 6 6 一一-_-_h_-_-h-_一 槎g 上擎 m 论x目i 肖特基势垒的电容一电压特性常用来测量半导体的掺杂浓度和肖特基势垒高度，上面 关于均匀掺杂半导体的电容一电压关系可改写为： 古二l g ( 卅，o e n c 2 。 。力 l c 2 与( v d - v ) 呈线性关系，如果由实验测量得到的c 和v 之间的对应关系，作出 1 c 2 相对于v 的曲线，应成直线如图2 - 2 一l ( b ) 所示。可由曲线的斜率求出掺杂浓 度，由曲线与v 轴的截距求得半导体的自建势v n 。由实验测量的掺杂浓度n ( 由曲线 斜率求出) 可计算费米能级相对导带底的位置e c - e ， e c - e = 叫争 从而根据： 屯= 8 + 睡一耳) ， 计算出金属硅化物一侧的势垒高度如。 c v d 薹 。云 图2 2 1( a ) 金属一半导体肖特基接触的能带图( b ) i c 2 - v 曲线 ( 2 )电流电压法( i v ) 在外加偏压v 作用下，通过金属硅化物与半导体整流接触的电流，是由越过势 垒载流子所构成的。根据热电子发射理论，流经肖特基势垒的电流可以表示为： 握p 土擎 硕士论文 目* ，= 删叫e x p ( 一争e x p l 掣】 其中a 为结面积，斛为理查孙常数，忙为肖特基势垒高度，r s 为串联电阻，n 为理 想因子。根据这个公式，由i v 数据可以拟合出帖，n 和r s 。 在加反向偏压时( v 7 0 0 。c 时薄层电阻又 有增高趋势，这时硅化物中最主要的相存在形式是n i s i ：。和n i s i 相比，n i s i ：的耗 硅量偏大，较高的薄层电阻也降低了它的实用价值。 横g 上擎 t e m p e r a t u r e ( c ) 图3 2 一l 不同退火温度样品的薄层电阻值 3 3 镍硅化物半导体结构中的杂质缺陷随退火温度的变化 用d l t s 方法对镍硅化物形成后样品中的缺陷状况进行了研究。图3 - 3 1 是对 4 0 0 。c 退火样品中测量得到的d l t s 谱。其中四个主要d l t s 峰( e l 到e 4 ) 的能级位 置和俘获截面参数已在表3 - 3 - 2 列出。 这四个d l t s 峰证明了该样品中深能级缺陷的存在。用这些峰的参数进行d l t s 曲线理论模拟，得到的模拟曲线( 虚线) 和实验曲线匹配得很好。模拟结果反应了这 些参数的准确性和精确性。 更进一步的实验表明，这些缺陷浓度在硅中自表面由高而低分布，说明这些深 能级缺陷是与退火时由表面扩散进入硅体内部的镍有关。 援g 史擎 硬士论文 目。 0 0 2 o 0 0 0 0 2 互一0 0 4 c 一0 0 6 d s 一0 0 8 j 蔓。o 1 0 舄0 f 2 0 _ j o - 0 2 4 6 一o 1 8 8 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 02 0 0 2 2 0 2 4 02 6 0 t e m p e r a t u r e ( o c ) 图3 - 3 一l4 0 0o c 退火处理样品的d l t s 谱线 表3 - 3 - 24 0 0 退火镍硅化物中深能级的能级位置和俘获截面 e c e t ( e v ) 俘获截面( c m 勺 e 1 o 1 6 o 0 12 1 1 0 1 5 e 2 0 1 9 + 0 o l4 0 x 1 0 一” e 3 o 3 3 + 0 ，o l8 0 3 x 1 0 一5 e 4o 3 8 o 0 11 7 l o _ 。4 1 61 6 i fg 上擎 硬* 文目i t e m p e r a t u r e ( k ) 图3 3 3 不同温度退火后样品的深能级缺陷 不同温度退火后样品的深能级缺陷测试情况显示在图3 - 3 - 3 中。图中显示随着 退火温度的增高深能级缺陷迅速减小。当退火温度超过5 0 0 。c 时，已无法检测出明 显的深能级缺陷。这一实验结果表明，扩散进入硅内部的深能级缺陷和形成硅化物 时的退火温度密切相关。 大于5 0 0 。c 的高温退火反而使硅中的深能级杂质缺陷减少，这可能是与镍硅化 物的不同相变有关。因为镍硅化物在4 5 0 。c 附近存在着n i ：s i 到n i s i 的相转变。而 硅化物的形成过程主要有两个方面：一是镍原子和硅原子的互扩散，其中镍原子在 硅中扩散速度很快；另一方面是镍和硅的化合( 反应) 过程。在温度低于5 0 0 。c 时， 扩散过程占主导地位。在这一温度区间，没有稳定的镍硅化物存在，而是n i ：s i ，n i s i 或者单质镍的混合相，镍能够较容易扩散进硅体内部形成镍相关的缺陷。然而，当 温度高于5 0 0 。c 时化合过程开始占主要地位。在这温度，n i s i 能很快形成并且十 分稳定，从而有效阻止镍原子扩散进硅体内。 3 4 用深能级瞬态谱方法测量镍硅化物半导体结构中深能级杂质缺陷的分布 3 4 1 用深能级瞬态谱方法计算缺陷浓度 一兰c n_djbjbc旦卜jq 覆l ，t 擎 士论文日舌 由于在制备过程中没有别的杂质引入样品中，最大可能引入缺陷的是镍的单质 原子。根据已有的d l t s 数据，可以推测出杂质缺陷的扩散公式。 从深能级瞬态谱上的d l t s 峰的高度，可以算出该峰对应的深能级缺陷的浓度。 在d l t s 测试时加不同的反向电压，由d l t s 峰算出的缺陷浓度对应着不同位置和区 域( 具体位置可由所加的偏压大小由c v 方法求出) 的深能级杂质，从而可以算出硅 体中不同位置具体的缺陷的浓度。 3 4 2 低退火温度的镍硅化物中杂质分布的确定 用d l t s 方法计算4 0 0 。c 退火样品中的杂质缺陷浓度过程如下。先分别用d l t s 方法在不同的脉冲偏压下测出样品的深能级瞬态谱图( 见图3 - 4 一1 ) ，同时可以计算 t e m p e r a t u r e ( k ) 图3 - 4 14 0 0 0 c 退火样品在不同脉冲偏压下的d l t s 谱 出不同的脉冲偏压对应的空间电荷区的位置( 方法见2 2 ) 。根据每个d l t s 峰在不同 脉冲偏压下的深能级瞬态谱图，利用公式2 2 l 可以求出在这个脉冲范围内的深能 级杂质浓度。计算4 0 0 。c 退火样品中的杂质缺陷浓度的结果在表3 4 2 中，其中x 兰cr、qj一izolsi_1口 横l 上擎 硕论文目。 是扩散深度，e 1 、e 2 、e 3 和e 4 为四个主要的d l t s 峰( 见3 3 ) a 表3 4 2 ：4 0 0o c 退火时不同空间电荷区中深能级缺陷的平均浓度 浓度( x1 0 ”c m 。3 ) x ( u m ) e 1e 2e 3 e 4 0 2 8 8 1 8 92 0 72 7 6 0 6 6 9 9 9 61 2 31 5 9 0 8 5 54 6 27 29 0 3 1 0 2 91 8 94 84 6 2 1 2 0 3o 6 03 o2 5 2 如果缺陷是由扩散进入硅中的杂质引入，则它们的浓度分布应该遵循扩散方程 掣一d o 一2 n ， a缸2 利用初始条件， 可以获得该方程的解为 n ( o o ，) = 0 ， 型l：o ， a r i ( o ，r ) 帅 f ) = 去唧( 一杀) ， 其中t 为扩散时间，x 为扩散深度，n ( x ，t ) 为缺陷浓度，n 。为初始时的镍原子浓度 满足 f ) d x = n 。 d 是扩散系数，其值可以从直线i n n ( x ) “x 2 中推出。 i a 史擎士论文日。 = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 一 图3 4 3 是对应于e 1 ，e 2 ，e 3 和e 4 的l n n ( x ) x 2 直线，从直线的斜率推 出的扩散系数列在表3 4 4 中，同时从直线的截距还可以推算出n 。图34 5 显示 了用计算出的d 和n o 为参数所作的n ( x ) 一x 图，从中看出，它和实验曲线符合得很 好。这样的结果证明了我们所测出的深能级缺陷是由于扩散进入到硅体内部的杂质 引起。根据相关文献报道，和硅反应时，镍是主要的扩散物质，在退火时和硅表面 的硅原子反应化和。由于镍原子的扩散系数比较高，有一些来不及反应的镍原子就 扩散到了硅体内部。 ；= z 亡 x 2 ( u r n 2 ) 图3 4 3 4 0 0o c 退火样品中各个深能级中心的浓度分布情况( 实线是拟合曲线) 表3 - 4 - 44 0 0 。c 退火样品中深能级缺陷的扩散系数 e 1e 2 e 3 ，e 4 d ( c m 2 s e c ) 1 5 1x l o 一儿2 7 2x 1 0 1 12 1 6x 1 0 一1 l 握g 大擎 硕士论文 目i = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 一 r 暑 殳 z 图3 - 4 - 5 4 0 0o c 退火样品各个深能级中心的浓度分布( 实线为理论拟合曲线) 3 5 镍硅化物半导体结构的肖特基势垒特性 3 5 1 用电容一电压( c v ) 法测量肖特基势垒 根据均匀掺杂半导体的电容一电压关系： 了1 = 丽2 ( 一y ) ， 1 c 2 与( v 旷v ) 呈线性关系，由实验测量得到的c 和v 之间的对应关系，可作出1 c 2 相对于v 的曲线。由曲线的斜率求出掺杂浓度，由曲线与v 轴的截距求得半导体的 自建势v 。再由实验测量的掺杂浓度i q 计算出费米能级相对导带底的位置e ：- e ， 艮一e ，坩l n ( 争 从而计算出肖特基势垒的高度： 疙= e 5 + 晦一e a ， 表3 - 5 一l 给出了在常温下根据c v 的结果计算得出的掺杂浓度和肖特基势 垒高度值。 寤l 上擎 表3 5 一i由c v 结果计算出的掺杂浓度和肖特基势垒高度值 n i s i ( o c )n d ( c 一)e v 。( e v )e 。一e ，( e v )$ 。( e v ) 3 5 05 7 e + 0 1 50 4 0o 2 2o 6 2 4 0 06 o e + 0 1 50 3 8 0 2 2o 6 0 4 5 03 3 e + 0 1 50 3 4 o 2 30 5 7 5 0 01 。7 e + 0 1 5o 3 3o 2 5 d 5 8 5 5 05 4 e + 0 1 5o 3 9 o 2 20 6 l 6 0 05 9 e + 0 1 5 o 3 6o 2 2 o 5 8 6 5 03 4 e + 0 1 50 3 l o 2 30 5 4 7 0 04 o e + 0 1 5 o 3 5o 2 3 o 5 8 7 5 03 4 e + 0 1 5 o 3 lo 2 3 o 5 4 由不同退火温度的样品的肖特基势垒高度值来看，他们的实际值离公认的 0 6 5 e v ( n i s i ) 和0 6 6 e v ( n i s i 2 ) 1 3 都有一定的差距。由于e c e ，的值相对变化 不大( 这项由直线的斜率决定) ，主要差别出在了e v d ，既由直线的截距决定的这 一项。而不同退火温度样品的肖特基势垒高度随退火温度有 o o 时，曲线以中轴为渐近线，当6 。大时曲线平 缓，6 。小时，曲线陡峭。不同6 。时的高斯分布曲线差别比较大，所以考虑势垒的 分布时必须仔细考虑6 。的影响。 这样，电流公式可以变化为： 4 j fg 史擎 论文 日 = ! = = = = = = = = = = = = = = = = = = ；= = = = = = = = = = ；= = = = 一 ，( v o ) = a a t 2 h 恚) 一- 唧( 一番p h 鲁) 十。一嘉h “e 坤( 一耕x r ( 鲁) 一- 如“m 卜p ( 噜) p 娩玩 “丁h m 一各) 岛e x p - 峥 ) 抛 = 一灯，n 去d 一吾h 寿) 毫一去o x p ( - x 2 皿 z 一七弛协e d 一嘉 e 文蒜 昏冲( - x 2 皿) = 一七弛 e 文一嘉) e x p ( 番) ) 7 o - 。 2 九2 k t 即为 5 = d i ) b o 一面o - 0 ( 4 - 2 - 1 ) 上式表明，由于势垒高度有一定分布，随着温度的降低，表观肖特基势垒会降 低，5 。的大小显示了肖特基势垒高度分布的不均匀性。根据这一公式，巾- 1 t 应 是一条直线，截距为中m ，根据斜率可算出6 o 。 肖特基势垒高度o 。同时也可以通过激活能曲线( i n ( i o t 2 ) 一l t ) 分析而得 到。其中l o g i 。可以近似为l o g i v 曲线的线性部分外推到外偏压为0 处的截距。由 电流电压公式，有以下关系： 1 n ( ，。i t 2 ) = 1 n ) 一。i k t 将吼= m 。一j o - 石0 带入上式中，可以得到 仃r ， 梗g 上擎 硕论文自i t n ( i o t2 ) 一嘉地) 一普 m z _ 2 ) 再将i n ( io t 2 ) 一6 。2 2 k 2 t 2 对l k t 作图，同样应是一条的直线。由斜率可求得o 。由截距可求得。 4 35 0 0 。c 退火样品的测试结果 图4 3 1 为5 0 0 。c 退火样品在不同温度下的l o g i v 特性曲线。由图可见，在较 低温度( 8 4 2 0 0 k ) 范围内有明显的多域值效应；而在较高温度下，曲线只显示单一 的势垒高度。下面势垒高度的计算，都取了l o g i v 曲线的高域值区域( 一般均能比 较容易的区分出高低域值各自对应的区域) 。 表4 - 3 2 列出了利用公式4 - 2 1 得到的不同温度下的表观肖特基势垒高度和理 想因子。从表中可以看出，随着温度的降低，肖特基二极管的理想因子不断增大， 势垒高度不断降低。图4 - 3 3 给出了8 4 k 一2 9 2 k 由实验数据得到的巾。一1 t 的关系。 从图中可以看出，这些数据可较好的拟合成条直线。拟合出平均势垒高度( y 轴截 距) 为中。= 0 7 5 4 0 o o y e v ，标准偏差6 。为0 0 7 4 3 0 0 0 1 e v 。 图4 - 3 4 为i n ( i o t 2 ) 一6 。2 2 k 2 t 2 对1 k t 曲线。线性拟合后可计算出。为0 7 5 6 0 0 0 9 e v ，理查孙常数为17 9 a c l n 2 ，但由于曲线截距误差较大，拟合出的理查孙常 数不十分可信。 - 煺 丑 电压v 图4 - 3 1 5 0 0 。c 退火样品在8 4 2 9 7 k 温度范围内的l o g i - v 特性 ! f ! 上擎 研士论文日。 表4 - 3 - 25 0 0 。c 退火样品在不同温度下的理想因子n 和表观势垒高度巾 温度( k )r s ( q ) n中( e v )温度( k )r s ( q ) n f e v ) 8 41 92 0 3o 3 81 6 01 51 4 20 5 4 9 0 1 9 2 0 4o 3 91 8 01 51 3 0 0 5 7 9 72 11 7 00 4 4 2 0 01 61 2 lo 6 0 1 0 5 1 81 7 lo 4 52 2 71 3 1 1 50 6 2 1 1 01 71 6 l0 4 72 5 5 1 41 0 90 6 3 1 2 01 81 6 6o 4 72 7 51 5 1 0 70 6 4 1 3 21 71 5 3o 5 02 9 21 5 1 0 6o 6 5 1 4 61 71 4 10 5 3 圣 图4 - 3 35 0 0 。c 退火样品8 4 k 一2 9 2 k 的。一1 0 3 t 曲线 2 8 2 8 一_ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ - - _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ - ，_ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - - - _ _ _ _ _ _ _ _ - 一 覆g 五摹 论文自i ( k t ) - 。e v 图4 - 3 45 0 0 “c 遐火样品的( i n ( i 。t 2 ) 一6 。2 2 k 2 t 2 ) - 1 k t 曲线 4 4 不同退火温度样品测试结果的比较。 不同退火温度的镍硅化物由于生成的相不完全相同，所以肖特基势垒的不均匀 性一般也不相同。通过不同退火温度的样品在8 1 k 至常温范围内的i v 特性的比较， 可以发现其中的规律。表格4 4 一l ( a ，b ，c ，d ) 中的数据显示了不同退火温度的样品表 观肖特基势垒随温度的变化及各温度下l o g i v 图。 不同退火温度样品的中。一l t 关系如图4 4 2 所示。从图中可见，对所有退火温 度的样品而言，都具有共同的趋势，当温度降低的时候，肖特基势垒高度也降低， 同时理想因子增加。 不同退火温度样品的o 。- j t 图基本为一直线，其不均匀势垒的分布基本是符合 高斯分布的。由于不同退火温度的样品生成的镍硅化物的相不尽相同，所以各条直 线的斜率也不同。直线在y 轴的截距即为平均势垒高度，接近于常温时测得的势垒 高度。例如对6 0 0 0 c 退火温度样品的中。一1 t 曲线进行拟合，结果巾。= o 7 7 4 0 0 0 5 e v ，6 。为0 0 5 6 e v 。 多阈值效应存在于某些退火温度的样品中，比如4 0 0 。c ，5 0 0 和6 0 0 。c ，但 在7 0 0 。c 和8 0 0 退火的样品中并不存在，这可能和硅化物的不同的相有关。 一荩尸zd弋暑 a 4 0 0 c 退火样品 寝g ，t 擎 女论文日i 温度( k )r s ( q ) n m ( e v )温度( k )r s ( q ) n m ( e v ) 8 1】5o 32 7 7 1 4 3 1 7 o 4 51 8 l 8 41 9 0 3 22 5 71 6 01 7o 4 9 1 6 4 8 81 3o 3 52 2 91 8 01 5 0 5 l1 5 9 9 71 5o 3 9 2 0 62 0 01 3o 5 4 1 4 8 1 0 41 7 0 3 82 1 32 2 51 5o 5 8 l _ 3 l 1 1 31 50 42 0 6 2 7 41 70 6 21 1 7 1 2 31 70 4 3 1 8 92 9 41 8o 6 3 1 1 5 1 3 5 1 7o 4 51 8 h 嫣 脚 电压v 4 0 0 。c 退火样品在8 4 2 9 5 k 温度范围内的l o g i v 特性 3 0 3 0 一一- _ - _ _ - _ - _ _ _ ，一 b 6 0 0 c 退火样品 i fg 史擎 _ 士论文 日i 温度( k )r s ( q ) n 中( e v )温度( k )r s ( q ) n西( e v ) 8 9 1 30 3 62 1 91 7 81 60 5 71 3 9 9 1 30 4 l1 8 81 9 71 5o 6 1 2 1 0 7 1 40 4 31 8 l2 1 l1 9 o 6 11 1 7 1 1 51 3o 4 51 6 92 2 7 1 9o 6 11 2 1 3 31 4o 4 9 1 5 32 4 92 0 o 6 21 1 3 1 4 71 3o 5 21 4 32 9 4 1 8o 6 41 0 5 1 5 81 30 5 4 1 3 8 h 嫣 脚 电压v 6 0 0 。c 退火样品在8 1 2 9 4 k 温度范围内的l o g i v 特性 3 1 3 1 c 7 0 0 c 退火样品 横g 上擎骷论文。 温度( k )r s ( q ) n中( e v )温度( k )r s ( q )n 中( e v ) 8 0 71 0 7o 2 53 2 81 4 6 4 60 4 l1 8 2 8 41 5 3o 2 63 0 5 1 6 04 20 4 5 1 5 6 9 01 0 30 2 92 6 7 1 8 0 3 3o 4 81 4 8 9 68 0o 3 12 4 5 2 0 02 7 o 5 11 4 1 0 49 7o 3 22 3 5 2 2 52 2 o 5 31 3 4 1 1 39 0 o 3 52 1 8 2 5 52 5o 5 7 1 2 7 1 2 39 0o 3 7 1 9 82 7 4 2 4o 5 81 2 4 1 3 44 3 o 3 91 8 92 9 4 2 8o 5 9 1 2 7 善 表4 4 一l不同退火温度的样品肖特基表观势垒高度随温度的变化 10 0 0 t ，k 图4 - 4 - 2 ( a ) 4 0 0 。c 退火样品mb - - 1 t 图 1 0 0 0 ，丁，k 图4 4 2 ( b ) 5 0 0 。c 退火样品m 。一1 t 图 梗! 上葶 项女论文 日* 0 - 10 0 0 ，t ，k 图4 - 4 - 2 ( c )6 0 0 退火样品中b - - 1 t 图 1 0 0 0 门广k 图4 - 4 - 2 ( d )7 0 0 。c 退火样品巾。1 t 图 3 53 5 覆g 上擎 士论i 日。 图4 4 2 ( e ) 8 0 0 。c 退火样品。一i t 图 从图中还可看出，5 0 0 6 0 0 。c 退火样品与高斯分布符合较好，而7 0 0 。c 以上样 品中c l t 关系明显偏离直线。这样的偏离有可能是因为势垒中存在着两个以上的高 斯分布，即势垒的不均匀分布分别在势垒的不同位置满足两个以上的高斯分布。当 镍硅化物的不同相同时存在时，它们所对应的势垒高度也将不同，这就有可能产生 两种以上不同的势垒高度的分布。7 0 0 0 c 退火样品的由。- i t 图可以近似看作是两条 斜率不同的直线，即可能同时存在两个不同的高斯分布。此时如果把流过势垒的电 流简单看成是流过两个不同高斯分布的不均匀势垒的电流的简单叠加，并且考虑两 个分布电流分别流过的面积，可以对这两个高斯分布同时进行拟合。但模拟给出的 结果并不尽如意，这样处理可能还要考虑其他影响因素。 4 5 肖特基势垒高斯分布的理论模拟 利用正向i v 鳆线拟合得到的参数，可以从理论上模拟肖特基势垒的高斯分 布及其影响。下面讨论了在5 0 0 。c 下退火样品的电流电压特性曲线的高斯分布理论 j lg 土擎 论文目。 模拟。 5 0 0 。c 下退火样品的平均势垒高度从实验中为中”= 0 7 5 4 e v ，标准偏差6 。2 0 0 7 4 3 e v 。根据这两个数据可以模拟势垒高度范围在0 3 0 e v 到1 3 0 e v 之间的高斯 分布。由高斯分布公式， g 陆赤唧( - 掣 可以计算出各个不同高度的势垒的分布几率。图4 - 5 一l 显示了理论模拟出的肖特基 势垒高度及相应的几率。 玉 兰 尝 o 1 1 s c h o t t k yb a r r i e rh e i g h t ( e v ) 图4 5 4 理论模拟的肖特基势垒高度及相应的几率 利用公式 ，( 圪) = 。i j = a t 2 e x ，。e 七v r s ，1 一t 莩4 ，e 坤( 一台) ， 分别叠加每一个势垒贡献的电流，可以得到理论模拟出的i v 图。把得到的i v 曲线用标准的单势垒热电子发射理论公式进行拟合，可初略研究符合高斯分布的肖 ? fg 戈擎 论文自i 特基势垒在不同温度下表观势垒的变化趋势。表4 5 2 是根据5 0 0 。c 退火样品的相 关参数( 平均势垒高度巾。标准偏差6 。及串联电阻) 模拟计算在不同温度下的理 论i v 曲线，从该曲线上计算得到不同温度下的表观势垒高度、理想因子。 表4 - 5 2 理论模拟5 0 0 。c 退火样品的理想因子n 和表观势垒高度巾 温度( k )理想因子n势垒高度中温度( k )理想因子n势垒高度中 8 4 1 _ 0 0 0 9 10 4 5 01 6 01 0 0 0 9 1 0 5 5 7 9 01 0 0 0 9 10 4 6 01 8 01 0 0 0 9 10 5 7 7 9 71 0 0 0 9 1 o 4 7 1 2 0 01 0 0 0 9 10 5 9 4 1 0 51 0 0 0 9 10 4 8 42 2 71 0 0 0 9 l o 6 1 3 1 1 0 1 0 0 0 9 l o 4 9 1 2 5 51 0 0 0 9 10 6 2 8 1 2 01 0 0 0 9 10 5 0 62 7 5 1 0 0 0 9 10