Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2019, № 1 · RADIO ELECTRONICS RELATED PROBLEMS

An approach for analysis of redistribution of dopant in a multilayer structure during manufacturing a detection comparator. Accounting of nonlinearity of the redistribution, time dependence of parameters and radiation defects

E.L. Pankratov1,2,3,4

1 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Nizhnii Novgorod, Russia
2 Nizhny Novgorod State University, Nizhny Novgorod, Russia
3 Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, Nizhnii Novgorod, Russia
4 Nizhny Novgorod State Technical University, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.1.9 EDN QXIHNV

Abstract

In this paper we introduce a model of dopant redistribution in a multilayer structure during manufacturing a detection comparator with account nonlinearity of the redistribution, time dependence of parameters (through their temperature dependence) and radiation defects (for ion type of doping). We also introduce an approach to analyze the approach based on solving of appropriate differential equations. Based on the solution we introduce an approach to increase integration rate of elements of an detection comparator. Framework the approach we consider a heterostructure with special configuration. Several specific areas of the heterostructure should be doped by diffusion or ion implantation. Annealing of dopant and/or radiation defects should be optimized.

  • приемный компаратор
  • увеличение плотности элементов компаратора
  • оптимизация технологического процесса
  • detection comparator
  • increasing of integration rate
  • optimization of technological process
Аннотация (на русском)

О способе увеличения степени интеграции элементов в схеме приемного компаратора

В данной работе рассматривается способ увеличения степени интеграции элементов в схеме приемного компаратора. В рамках данного метода необходимо формирование гетероструктуры специальной конфигурации, легировать необходимые участки данной гетероструктуры с помощью диффузии или ионной имплантации и оптимизировать отжиг примеси и/или радиационных дефектов.

For citation

Pankratov E.L. An approach for analysis of redistribution of dopant in a multilayer structure during manufacturing a detection comparator. Accounting of nonlinearity of the redistribution, time dependence of parameters and radiation defects // Journal of Radio Electronics. – 2019. – No. 1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.1.9

References

  1. В.И. Лачин, Н.С. Савелов. Электроника. Ростов-на-Дону: Феникс, 2001.
  2. А.Г. Алексенко, И.И. Шагурин. Микросхемотехника. Москва: Радио и связь, 1990.
  3. Н.А. Аваев, Ю.Е. Наумов, В.Т. Фролкин. Основы микроэлектроники. Москва: Радио и связь, 1991.
  4. X. Tang, K.P. Pun. New fully-differential amplifier-less pipelined ADC with wide power scalability and ERBW. Analog. Integr. Circ. Sig. Process. 2014. Vol. 80. P. 427-435.
  5. D. Fathi, B. Forouzandeh, N. Masoumi. New enhanced noise analysis in active mixers in nanoscale technologies. Nano. 2009. Vol. 4 (4). P. 233-238.
  6. S.A. Chachuli, P.N.A. Fasyar, N. Soin, N.M. Karim, N. Yusop. Pareto ANOVA analysis for CMOS 0.18µm two-stage Op-amp. Mat. Sci. Sem. Proc. 2014. Vol. 24. P. 9-14.
  7. А.О. Агеев, А.Е. Беляев, Н.С. Болтовец, В.Н. Иванов, Р.В. Конакова, Я.Я. Кудрик, П.М. Литвин, В.В. Миленин, А.В. Саченко. Диоды с барьером Шоттки Au-TiBx-n-6H-SiC: особенности токопереноса в выпрямляющих и невыпрямляющих контактах. Физика и техника полупроводников. 2009. Т. 43 (7). С. 897-903.
  8. Z. Li, J. Waldron, T. Detchprohm, C. Wetzel, R.F. Karlicek, Jr.T.P. Chow. Monolithic integration of light-emitting diodes and power metal-oxide-semiconductor channel high-electron-mobility transistors for light-emitting power integrated circuits in GaN on sapphire substrate. Appl. Phys. Lett. 2013. Vol. 102 (19). P. 192107-192109. DOI https://doi.org/10.1063/1.4807125
  9. Jung-Hui Tsai, Shao-Yen Chiu, Wen-Shiung Lour, Der-Feng Guo. High-performance InGaP/GaAs pnp δ-doped heterojunction bipolar transistor. Semiconductors. 2009. Vol. 43 (7). P. 939-942.
  10. О.В. Александров, А.О. Захарьин, Н.А. Соболев, Е.И. Шек, М.М. Маковийчук, Е.О. Паршин. Образование донорных центров при отжиге кремния, имплантированного диспрозием и гольмием. Физика и техника полупроводников. 1998. Т. 32 (9). С. 1029-1032.
  11. M.J. Kumar, T.V. Singh. Quantum confinement effects in strained silicon MOSFETS Int. J. Nanoscience. 2008. Vol. 7 (2-3). P. 81-84.
  12. P. Sinsermsuksakul, K. Hartman, S.B. Kim, J. Heo, L. Sun, H.H. Park, R. Chakraborty, T. Buonassisi, R.G. Gordon. Enhancing the efficiency of SnS solar cells via band-offset engineering with a zinc oxysulfide buffer layer. Appl. Phys. Lett. 2013. Vol. 102 (5). P. 053901-053905.
  13. J.G. Reynolds, C.L. Reynolds, Jr.A. Mohanta, J.F. Muth, J.E. Rowe, H.O. Everitt, D.E. Aspnes. Shallow acceptor complexes in p-type ZnO. Appl. Phys. Lett. 2013. Vol. 102 (15). P. 152114-152118.
  14. K.K. Ong, K.L. Pey, P.S. Lee, A.T.S. Wee, X.C. Wang, Y.F. Chong. Dopant distribution in the recrystallization transient at the maximum melt depth induced by laser annealing. Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89 (17). P. 172111-172114.
  15. H.T. Wang, L.S. Tan, E. F. Chor. Pulsed laser annealing of Be-implanted GaN J. Appl. Phys. 2006. Vol. 98 (9), 094901-094905.
  16. С.Т. Шишияну, Т.С. Шишияну, С.К. Райлян. Мелкие p-n-переходы в Si, изготовленные методом импульсного фотонного отжига. Физика и техника полупроводников. 2002. Т. 36 (5). С. 611-617.
  17. Ю.В. Быков, А.Г. Еремеев, Н.А. Жарова, И.В. Плотников, К.И. Рыбаков, М.Н. Дроздов, Ю.Н. Дроздов, В.Д. Скупов. Диффузионные процессы в полупроводниковых структурах при микроволновом отжиге. Известия вузов. Радиофизика. 2003. Т.46 (8-9). С. 836-843.
  18. E.L. Pankratov, E.A. Bulaeva. Doping of materials during manufacture p-n-junctions and bipolar transistors. Analytical approaches to model technological approaches and ways of optimization of distributions of dopants. Reviews in Theoretical Science. 2013. Vol. 1 (1). P. 58-82.
  19. В.В. Козловский. Модифицирование полупроводников пучками протонов. Санкт- Петербург: Наука, 2003.
  20. З.Ю. Готра. Технология микроэлектронных устройств. 1991. Москва: Радио и связь, 1991.
  21. В.Л. Винетский, Г.А. Холодарь. Радиационная физика полупроводников. Киев: Наукова думка, 1979.
  22. P.M. Fahey, P.B. Griffin, J.D. Plummer. Point defects and dopant diffusion in silicon. Rev. Mod. Phys. 1989. Vol. 61 (2). P. 289-388.
  23. А.Н. Тихонов, А.А. Самарский. Уравнения математической физики. Москва: Наука, 1972.
  24. H.S. Carslaw, J.C. Jaeger. Conduction of heat in solids. London: Oxford University Press, 1964.
  25. E.L. Pankratov. Dopant diffusion dynamics and optimal diffusion time as influenced by diffusion-coefficient nonuniformity. Russian Microelectronics. 2007. Vol. 36 (1). P. 33-39.
  26. E.L. Pankratov. Redistribution of dopant during annealing of radiative defects in a multilayer structure by laser scans for production an implanted-junction rectifiers. Int. J. Nanoscience. 2008. Vol. 7 (4-5). P. 187-197.
  27. E.L. Pankratov. On approach to optimize manufacturing of bipolar heterotransistors framework circuit of an operational amplifier to increase their integration rate. Influence mismatch-induced stress. J. Comp. Theor. Nanoscience. 2017. Vol. 14 (10). P. 4885-4899.
  28. E.L. Pankratov. On modelling of manufacturing of a high-voltage current driver framework a heterostructures under influence of miss-match induced stress and porosity of materials. J. Comp. Theor. Nanoscience. 2018. Vol. 15 (6/7). P. 1898-1914.
  29. E.L. Pankratov. On optimization of manufacturing of two-phase logic circuit based on heterostructures to increase density of their elements. Advanced science, engineering and medicine. 2017. Vol. 9 (9). P. 787-801.
  30. E.L. Pankratov, E.A. Bulaeva. On variation of charge carrier mobility under influence of mismatch-induced stress in a heterostructure. Multidiscipline modeling in materials and structures. 2018. Vol. 14 (1). P. 77-90.
  31. E.L. Pankratov, E.A. Bulaeva. An approach to manufacture of bipolar transistors in thin film structures. On the method of optimization. Int. J. Micro-Nano Scale Transp. 2014. Vol. 4 (1). P. 17-31.
  32. E.L. Pankratov, E.A. Bulaeva. Application of native inhomogeneities to increase compactness of vertical field-effect transistors. J. Nanoengineering and Nanomanufacturing. 2012. Vol. 2 (3). P. 275-280.
  33. E.L. Pankratov, E.A. Bulaeva. An approach to increase the integration rate of planar drift heterobipolar transistors. Materials science in semiconductor processing. 2015. Vol. 34. P. 260-268.