Оценка депрессивного состояния оператора мобильных технических систем под воздействием электромагнитного шумового излучения

This paper presents the results of the work aimed at a study of the patterns of changes in the nonlinear electroencephalogram (EEG) parameters, including fractal dimension and self-similarity exponent, when the operator is irradiated with electromagnetic noise radiation. Together with the above-mentioned nonlinear parameters, a change in the spectral power density of the rhythmic components in EEG (delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms) has been studied. Investigation of the fractal dimension, self-similarity exponent, and spectral power density during irradiation was associated with possible changes of the parameters in the case of operator’s depression or minor depression. The radiation source was represented by a transistor electromagnetic-noise generator with the power of 30 mW operating over the frequency range of 5 GHz. The methods for calculation of the nonlinear parameters including fractal dimension and self-similarity exponent have been described. To realize the principal objectives of the work, the Java-based software was developed. The relevant literature demonstrating the changes in fractal dimension, self-similarity exponent, spectral power density of the delta-, theta-, alpha-, beta-rhythms in the case of depression and minor depression has been reviewed. Electroencephalograms were registered according to the “10/20” scheme using the MBN Neurocartograph electroencephalograph. The analyzed leads were Fp1, Fp2, T3, T4, P3, P4, O1, O2, F3, F4, C3, C4. As shown by the results of this work, there is no distinct depressive state of the operator exposed to electromagnetic noise radiation, judging by changes in the self-similarity exponent, fractal dimension, and spectral power density. However, when the operator was irradiated with electromagnetic noise radiation, the observed tendency in variation of the parameters was characteristic for minor depression.Цель работы, результаты которой приведены в рамках статьи, заключалась в исследовании закономерностей изменений нелинейных параметров электроэнцефалограмм (ЭЭГ), представленных фрактальной размерностью, экспонентой самоподобия при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением. Вместе с вышеуказанными нелинейными параметрами исследовалось изменение спектральной плотности мощности ритмических составляющих ЭЭГ: дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов. Изучение фрактальной размерности, экспоненты самоподобия и спектральной плотности мощности ЭЭГ при облучении было связано с возможным изменением данных параметров при депрессии и малой депрессии оператора. В качестве облучателя использовался генератор электромагнитного шумового излучения на транзисторах мощностью 30 мВт в диапазоне частот 5 ГГц. В работе приведено описание методов для расчета нелинейных параметров ЭЭГ, представленных фрактальной размерностью и экспонентой самоподобия. Для определения параметров ЭЭГ: фрактальной размерности, экспоненты самоподобия, спектральной плотности мощности ритмических составляющих при достижении поставленной цели было разработано программное обеспечение на языке Java. Проведено изучение научной литературы, связанной с изменением фрактальной размерности, экспоненты самоподобия, спектральной плотности мощности дельта-, тета-, альфа-, бета-ритмов при депрессии и малой депрессии человека. Регистрация электроэнцефалограмм осуществлялась по схеме «10/20» c использванием электроэнцефалографа «Нейрокартограф» фирмы МБН. Анализируемые отведения ЭЭГ: Fp1, Fp2, T3, T4, Р3, Р4, О1, О2, F3, F4, C3, C4. Результаты работы показали отсутствие четкого депрессивного состояния у оператора при воздействии электромагнитным шумовым излучением, если руководствоваться изменением экспоненты самоподобия, фрактальной размерности и спектральной плотности мощности. Однако при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением наблюдалась тенденция изменения параметров, характерная для малой депрессии

Оценка состояния оператора в условиях электромагнитного шумового излучения

The purpose of the work, the results of which are presented within the the article, was to study changes in the nonlinear EEG parameters represented by sample entropy, correlation dimension, fractal dimension, Lempel-Ziv complexity while the operator is irradiated with electromagnetic noise. Apart from the above nonlinear parameters, we studied the change in the power spectral density of delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms. A change in the spectral power density of beta- and theta-rhythms, fractal dimension, and sample entropy during irradiation was associated with a change in the above parameters during depression. A change in the spectral power density of delta-, theta-, alpha-, and beta-rhythms, the correlation dimension, and Lempel-Ziv complexity during irradiation was associated with a change in the above parameters in stress. A change in the spectral power density of the theta rhythm, sample entropy and Lempel-Ziv complexity during irradiation was associated with a change in the above parameters during mental fatigue. The power of the electromagnetic noise generator was 30 mW, the spectral range was 5 GHz, and the generator itself was a generator of electromagnetic noise radiation on transistors. The mathematical description of the calculation of nonlinear parameters represented by sample entropy, correlation dimension, fractal dimension and Lempel-Ziv complexity was studied. The registration of electroencephalograms was carried out according to the “10/20” scheme using the MBN electroencephalograph. The results of the work showed the presence of a depressive and stressful state, as well as the absence of mental fatigue when exposed to electromagnetic noise radiation, if we are guided by the change in sample entropy, correlation dimension, fractal Цель работы, результаты которой представлены в рамках статьи, заключалась в исследовании закономерностей изменений нелинейных параметров ЭЭГ, представленных выборочной энтропией, корреляционной размерностью, фрактальной размерностью, сложностью Лемпеля-Зива при облучении оператора электромагнитным шумовым излучением. Вместе с вышеуказанными нелинейными параметрами исследовалось изменение спектральной плотности мощности дельта-, тета-, альфа- и бета-ритмов. Изменение спектральной плотности мощности бетаи тета-ритмов, фрактальной размерности и выборочной энтропии при облучении было связано с изменением вышеуказанных параметров при депрессии. Изменение спектральной плотности мощности дельта-, тета-, альфа- и бета-ритмов, корреляционной размерности и сложности Лемпеля-Зива при облучении было связано с изменением вышеуказанных параметров при стрессе. Изменение спектральной плотности мощности тета-ритма, выборочной энтропии и сложности Лемпеля-Зива при облучении было связано с изменением вышеуказанных параметров при умственной усталости. Мощность генератора электромагнитного шума составляла 30мВт, спектральный диапазон составлял 5ГГц, а сам генератор представлял собой генератор электромагнитного шумового излучения на транзисторах. Было изучено математическое описание расчета нелинейных параметров, представленных выборочной энтропией, корреляционной размерностью, фрактальной размерностью и сложностью Лемпеля-Зива. Регистрация электроэнцефалограмм осуществлялась по схеме “10/20” с использованием электроэнцефалографа “Нейрокартограф” фирмы МБН. Результаты работы показали наличие депрессивного и стрессового состояния, а также отсутствие умственной усталости при воздействии электромагнитным шумовым излучением, если руководствоваться изменением выборочной энтропии, корреляционной размерности, фрактальной размерности, сложности Лемпеля-Зива и спектральной плотности мощности

Влияние быстрой термической обработки подзатворного диэлектрика на параметры микросхем временных устройств

The paper is dedicated to influence of the rapid thermal treatment of the gate dielectric at a temperature of ~1100 °С on the electrical parameters of the programmable time device with a correction of 512PS8. As the analyzed parameters of the given integrated circuit, the authors have selected breakdown voltage, gate leakage current, charge value of the gate dielectric breakdown with its thermal field tests performed. The breakdown voltage of the p-channel of the test transistor was measured by applying the linear voltage sweep from 0 to -100 V with the step of -0,5 V with the grounded drain and source. The leakage current of the gate Ig leak was determined at the gate voltage of -20 V. For evaluation of the charge properties of the gate dielectric of devices the, the thermal field tests were performed. The quality and reliability of the gate dielectric the authors the breakdown charge control was carried out (Qbd). It is shown that the rapid thermal treatment of the gate dielectric at a temperature of ~1100 °С during 7 s with its presence on the non-working side ensures the breakdown charge value of 2,040 C/cm2, and with its absence - 2,230 C/cm2, while during the standard process of creating the given integrated circuit this value constitutes 1,230 C/cm2. This means that the most efficient influence on the improvement of quality and reliability of the gate dielectric is ensured by its rapid thermal treatment when missing the silicon dioxide on the non-working side of the wafer. As compared with the standard process of their fabrication, carrying out such treatment allows 5,29 times reduction of the gate leakage current, 3,50 times reduction of the charge states and 1,07 times enhancement of the reliability of the p-channel transistor, and for the n-channel transistor the given values constitute 10,67, 3,50 and 1,81 times, respectively. It is established that the reliability improvement for the CMOS integrated circuits of time devices during the rapid thermal treatment of the gate dielectric is determined by a step-up of its breakdown charge owing to the more perfect microstructure of dielectric, resulting in the rebuild of the charge states both in the bulk and on the boundary with silicon.Работа посвящена исследованию влияния быстрой термической обработки подзатворного диэлектрика при температуре ~1100 °С на электрические параметры программируемого временного устройства с коррекцией 512ПС8. В качестве анализируемых параметров данной микросхемы были выбраны пробивное напряжение, ток утечки затвора, величина заряда пробоя подзатворного диэлектрика, а также проведены его термополевые испытания. Пробивное напряжение р-канального тестового транзистора измерялось путем подачи линейной развертки напряжения от 0 до —100 В с шагом -0,5 В при заземленных стоке и истоке. Ток утечки затвора Iз ут определялся при напряжении затвора -20 В. Для оценки зарядовых свойств подзатворного диэлектрика приборов проводились термополевые испытания. Для оценки качества и надежности подзатворного диэлектрика проводился контроль заряда пробоя (Qbd). Показано, что быстрая термическая обработка подзатворного диэлектрика при температуре ~1100оС в течение 7 с при наличии его на нерабочей стороне обеспечивает величину заряда пробоя 2,040 Кл/см2, а при его отсутствии - 2,230 Кл/см2, в то время как при стандартном процессе создания данной микросхемы эта величина составляет 1,230 Кл/см2. Это означает, что наиболее эффективное влияние на повышение качества и надежности подзатворного диэлектрика оказывает его быстрая термообработка при отсутствии двуокиси кремния на нерабочей стороне пластины. Проведение такой обработки позволяет, по сравнению со стандартным процессом их изготовления, уменьшить ток утечки затвора в 5,29 раза, зарядовые состояния в 3,50 раза и повысить надежность в 1,07 раза р-канального транзистора, а для n-канального транзистора данные величины составляют 10,67, 3,50 и 1,81 раза соответственно. Установлено, что повышение надежности КМОП микросхем временных устройств при быстрой термообработке подзатворного диэлектрика обусловлено увеличением его заряда пробоя за счет формирования более совершенной микроструктуры диэлектрика, приводящей к перестройке зарядовых состояний как в его объеме, так и на границе с кремнием

Огибание препятствий при перемещении мобильного робота

The issues of modeling when navigating around obstacles of a mobile robot using machine learning methods are considered: Q-learning, SARSA algorithm, deep Q-learning and double deep Q-learning. The developed software includes the Mobile Robotics Simulation Toolbox, Reinforcement Learning Toolbox, and the Gazebo visualization package for environment simulation. The results of the computational experiment show that for a simulated environment with a size of 17 by 17 cells and an obstacle 12 cells long, training using the SARSA algorithm occurs with better performance than for the others.An algorithm for avoiding obstacles without the use of machine learning is proposed, and it was shown that the speed of avoiding obstacles using this algorithm is higher than the learning speed using deep Q-learning and double deep Q-learning, but lower than using the SARSA and Q-learning algorithms. . For the proposed algorithm, a numerical experiment was carried out using the robot movement simulation environment in Gazebo 11 and it was shown that cubic obstacles are being avoided faster than cylindrical ones.Рассмотрены вопросы моделирования при навигации с огибанием препятствий мобильного робота с использованием методов машинного обучения: Q-обучения, алгоритма SARSA, глубокого Q-обучения и двойного глубокого Q-обучения. Разработанное программное обеспечение включает средства Mobile Robotics Simulation Toolbox, Reinforcement Learning Toolbox и пакет визуализации Gazebo для моделирования среды. Результаты вычислительного эксперимента показывают, что для моделируемой среды размером 17 на 17 клеток и препятствия длиной в 12 клеток обучение при использовании алгоритма SARSA происходит с лучшей производительностью, чем для остальных.Предложен алгоритм огибания препятствий с исключением методов машинного обучения, и показано, что скорость огибания препятствий роботом с использования данного алгоритма выше, чем скорость обучения при применении глубокого Q-обучения и двойного глубокого Q-обучения, но ниже, чем с использованием алгоритмов SARSA и Q-обучения. Для предложенного алгоритма проведен вычислительный эксперимент с использованием среды моделирования движения робота. В пакете визуализации Gazebo 11 показано, что препятствия кубической формы огибаются быстрее, чем цилиндрической

РОБОТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА БЫСТРОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

The design specific features of the rapid thermal treatment automated unit for silicon wafers with the diameter of 100 mm are described. For preheating the unit uses the halogen lamps with a tungsten spiral of KGT 220-2000-3 in the quantity of 12 pieces, which ensure the wafer heating up to 1200 ºC with the temperature build-up rate of 10–150 ºC/s during 0.1–600 s. The annealing process is envisaged both in vacuum and in the various gaseous media. The production capacity of the unit with consideration of the wafer loading, creation of vacuum in the chamber, inflow into the chamber of the required gas, thermal treatment as per the preset program and the unloading process is ≤ 60 wafers/hour.Приведены конструктивные особенности автоматической установки быстрой термической обработки кремниевых пластин диаметром 100 мм. Для нагрева в установке используются галогенные лампы с вольфрамовой спиралью КГТ 220-2000-3 в количестве 12 штук, которые обеспечивают нагрев пластины до 1200 оС со скоростью набора температуры 10–150 оС/с в течение 0,1−600 с. Предусмотрен процесс отжига как в вакууме, так и в различных газовых средах. Производительность установки с учетом загрузки пластины, создания вакуума в камере, напуска в камеру требуемого газа, термообработки по заданной программе и выгрузки составляет ≤ 60 пл./ч

Электронно-микроскопические исследования системы Pt-Si при ее быстрой термообработке

The paper is dedicated to investigation of the influence of rapid thermal treatment on the microstructure of platinum silicide. The Pt films 43.7 nm thick were applied on the substrates of the monocrystal silicon by means of the magnetronic sputtering of platinum with the purity of 99.95 % on the МРС 603 set-up with the cryogenic pumping to the pressure not worse than 5*10-5 Pa. As an operating medium, argon was used with the purity of 99.933 %. Rapid thermal treatment of samples was performed in the thermal balance conditions by irradiating the non-working side of the wafer with the incoherent light flow in the nitrogen atmosphere during 7 s at the temperatures of 200-550 °C. The irradiation source in the set-up was represented by the quartz halogen incandescent lamps. The comparative analysis was done through the traditional long thermal treatment of the platinum films at a temperature of 550оС for 30 min in the nitrogen atmosphere. Investigations of the platinum silicide microstructure were performed by means of the transmission electron microscopy which demonstrated that the increase in the RTT temperature initiates first the annealing of defects on the inter-grain boundaries, which is evident from the more distinct contrast from the grains, and then one can observe their growth reflecting the forming of the new phase (silicide one). Such progress of changes of the platinum silicide microstructure and of the size of the grains with the increase in treatment temperature is determined by the heat of its forming. As the Pt2Si phase forming heat is minimum and constitutes 10.4-16.8 Kkal/atom of metal, and for PtSi - 15.7-25.5 Kkal/atom of metal, then the forming of a stable PtSi structure requires a higher temperature. The authors carried out calculations of the activation energy of the diffusion synthesis of platinum silicide during rapid thermal treatment. The calculations show that it is 0.37 eV smaller, than during the long thermal treatment. This means that in this case this process is subject to acceleration related to the rupture of the silicon-silicon bonds and electron excitation in silicon under the influence of the photon flow.Работа посвящена исследованию влияния температуры быстрой термообработки на микроструктуру силицида платины. Пленки Pt толщиной 43,7 нм наносились на подложки монокристаллического кремния путем магнетронного распыления мишени из платины с чистотой 99,95 % на установке МРС 603 с криогенной откачкой до давления не хуже 5*10-5 Па. В качестве рабочей среды использовался аргон, чистота которого составляла 99,933 %. Быстрая термическая обработка (БТО) образцов проводилась в режиме теплового баланса путем облучения нерабочей стороны пластины некогерентным световым потоком в атмосфере азота в течение 7 с при температурах 200-550 °С. Источником излучения в установке служили кварцевые галогенные лампы накаливания. Для сравнительного анализа проводилась традиционная длительная термообработка пленок платины, которая осуществлялась при температуре 550 °С в течение 30 мин в атмосфере азота. Исследование микроструктуры силицида платины проводились методом просвечивающей электронной микроскопии, с помощью которой показано, что с увеличением температуры БТО происходит сначала отжиг дефектов на межзеренных границах, о чем свидетельствует более четкий контраст от зерен, а затем наблюдается их рост, что говорит о формировании новой фазы (силицидной). Такой ход изменений микроструктуры силицида платины и размера зерен с повышением температуры обработки обуславливается теплотой его образования. Поскольку теплота образования фазы Pt2Si минимальна и составляет 10,4-16,8 ккал/атом металла, а для PtSi - 15,7-25,5 ккал/атом металла, то для формирования стабильной структуры PtSi требуется более высокая температура. Проведены расчеты энергии активации процесса диффузионного синтеза силицида платины при БТО. Показано, что она на 0,37 эВ меньше, чем при длительной термообработке. Это означает, что в данном случае действует механизм ускорения данного процесса связанный с разрывом связей кремний-кремний и электронным возбуждением в кремнии под воздействием фотонного потока

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛИЦИДА ПЛАТИНЫ МЕТОДОМ БЫСТРОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ ШОТТКИ

The results of studying of the impact of formation modes of platinum silicide using qiuck heat treatment on electrophysical parameters of Schottky diodes are presented. It is shown that this treatment, as compared to the traditional one, allows at the cost of reducing of microrelief of boundary of PtSi–Si, and also obtaining as a result of treatment a less defective and equilibrium structure of the barrier layer, to raise barrier height from 0,804 to 0,825 V, to reduce leakage current from –4,42·10-6 to –2,85·10-6 A and in 1,25 times and to raise the reliability of Schottky diodes at operating temperature 125 °C.Приведены результаты исследования влияния режимов формирования силицида платины с применением быстрой термической обработки на электорофизические параметры диодов Шоттки. Показано, что данная обработка, по сравнению с традиционной, позволяет за счет уменьшения микрорельефа границы раздела PtSi–Si, а также получения в результате обработки менее дефектной и равновесной структуры барьерного слоя повысить высоту барьера с 0,804 до 0,825 В, снизить ток утечки с –4,42·10-6 до –2,85·10-6 А и в 1,25 раза повысить надежность диодов Шоттки при температуре эксплуатации 125 °С

ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕННЫХ РЕЖИМОВ ТЕРМООБРАБОТКИ НА МИКРОСТРУКТУРУ СИСТЕМЫ Pt-Si

The paper is purposed to establish the principles of the micro-structural changes of Pt-Si system during the rapid thermal treatment. The Pt films 43.7 nm thick were applied on the substrates of mono-crystal silicon KEF 0.5 with orientation (111) by means of the magnetron platinum target sputtering (purity of 99.95 %) on the unit MPC 603 with the cryogen pumping to the pressure of no less than 5∙10-5 Pa. Argon was used as a working medium, whose purity constituted 99.933 %. Rapid thermal treatment was performed in the mode of the thermal balance with irradiation of the reverse side of the wafer by means of the non-coherent light flow in the nitrogen medium within the temperature range from 200 to 550 °C with a step of 50 °С during 7 s. In parallel, the solid phase synthesis was performed of platinum silicide by means of the standard method with application of the continuous single stage thermal treatment in the analogue medium (T = 550 °C, t = 30 min). Temperature monitoring was performed by means of the thermal couple method with accuracy of ±0.5 °C. The grain size was determined by the translucent electron microscopy method. Thickness of platinum silicide under formation, its surface micro-relief and the separation boundaries with silicon were determined by means of the raster electron microscopy. It is demonstrated, that with the rise of the rapid thermal treatment one can observe growth of the platinum film on silicon. A comparative analysis was conducted of the average size of grains, micro-relief of the PtSi surface and its separation boundary with silicon for two methods of its formation with application of the rapid thermal treatment and with application of the traditional continuous thermal treatment at the temperature of 550 °C during 30 min in the nitrogen atmosphere. By means of the raster electron microscopy method it is demonstrated, that size of the micro-relief on the separation boundary of PtSi-Si does not exceed 15.9 nm and the size of grains is 37.7 nm. This is in 2.5 and 3.1 times smaller, then in the case of the traditional single stage continuous thermal treatment.Работа посвящена установлению закономерностей изменения микроструктуры системы Pt-Si при быстрой термообработке. Пленки Pt толщиной 43,7 нм наносились на подложки монокристаллического кремния КЭФ 0.5 ориентации (111) путем магнетронного распыления мишени из платины с чистотой 99,95 % на установке МРС 603 с криогенной откачкой до давления не менее 5∙10-5 Па. В качестве рабочей среды использовался аргон, чистота которого составляла 99.933 %. Быстрая термическая обработка проводилась в режиме теплового баланса путем облучения обратной стороны пластины некогерентным световым потоком в среде азота в диапазоне температур от 200 до 550 °С с шагом 50 °С в течение 7 с. Параллельно осуществлялся твердофазный синтез силицида платины стандартным методом с применением длительной одностадийной термообработки в аналогичной среде (Т = 550 °С, t = 30 мин). Контроль температуры осуществлялся термопарным методом с точностью ±0,5 °С. Размер зерна определялся методом просвечивающей электронной микроскопии. Толщина формируемого силицида платины, микрорельеф его поверхности и границы раздела с кремнием определялись методом растровой электронной микроскопии. Показано, что с увеличением температуры быстрой термообработки наблюдается рост зерен пленки платины на кремнии. Проведен сравнительный анализ среднего размера зерен, микрорельефа поверхности PtSi и ее границы раздела с кремнием для двух методов его формирования: с применением БТО и с использованием традиционной длительной термообработки при температуре 550 °С в течение 30 мин. в атмосфере азота. С помощью метода растровой электронной микроскопии показано, что величина микрорельефа на границе раздела PtSi-Si не превышает 15,9 нм, а размер зерен 37,7 нм. Это в 2,5 и 3,1 раза меньше, чем в случае традиционной одностадийной длительной термообработки

Структурно-фазовые переходы в системе Pt–Si при быстрой термообработке

In recent years the interest to silicides significantly rose relating to their huge potentialities as the material of the low-Ohm contacts and interconnections of metallization of the silicon integrated circuits. In view of this the necessity appeared to consider more extensively the thermal dynamic, electric and structural peculiarities of their formation. Purpose of the work was in investigation of influence of the rapid thermal treatment on the structural –phase junctions in the system of Pt–Si during formation of platinum silicide. As samples, the Pt films were used, 43.7 nm thick and applied on the substrates of the mono-crystal silicon KEF КЭФ 0.5 with orientation (111) by means of the magnetron sputtering of the platinum target with purity of 99.95 % on the unit MRS 603 with the cryogenic pumping to the pressure not worse, than 5 · 10–5 Pa. As the operating medium, argon was used, whose purity constituted 99.933 %. Rapid thermal treatment was performed in the nitrogen medium within the temperature range from 200 to 550 °С with a step of 50 °С and the time period of 7 s. The process of interaction of platinum with silicon during treatment of the Pt–Si system was evaluated by means of the analysis of the RBS spectra. It is demonstrated, that within the temperature range of 200 °С ≤ Т ≤ 300 °С during 7 s of the rapid thermal process on the boundary of the metal film with the substrate, formation takes place of the Pt2Si layer owing to diffusion of the Pt atoms into silicon via the layer of the growing silicide. The temperature Т = 300 °С is peculiar for the complete application of the Pt film during 7 s in process of the silicide formation of the single phase system of Pt2Si. At 350 °С ≤ Т < 450 °С formation is registered of the double phase system of Pt2Si → PtSi, starting from the inter-phase boundary of Si/Pt2Si predominantly owing to the opposite diffusion of the Si atoms into the layer of Pt2Si. The temperature of the rapid thermal treatment Т = 450 °С marks formation of the thermally stable balanced structure of PtSi along the entire silicide thickness, which is 50–100 °С lower and considerably more rapid, than during the long-term balanced thermal treatment.В последние годы интерес к силицидам значительно возрос в связи с их большими потенциальными возможностями как материала низкоомных контактов и межсоединений металлизации кремниевых интегральных микросхем. В связи с этим появилась необходимость более пристального изучения термодинамических, электрических и структурных особенностей их формирования. Цель работы заключалась в исследовании влияния быстрой термической обработки на структурно-фазовые переходы в системе Pt–Si при формировании силицида платины. В качестве образцов использовались пленки Pt толщиной 43,7 нм, нанесенные на подложки монокристаллического кремния КЭФ 0.5 ориентации (111) путем магнетронного распыления мишени из платины с чистотой 99,95 % на установке МРС 603 с криогенной откачкой до давления не хуже 5 · 10–5 Па. В качестве рабочей среды использовался аргон, чистота которого составляла 99,933 %. Быстрая термообработка проводилась в среде азота в диапазоне температур от 200 до 550 °С с шагом 50 °С и времени 7 с. Процесс взаимодействия платины с кремнием при обработке системы Pt–Si оценивался путем анализа РОР спектров. Показано, что в диапазоне температур 200 °С ≤ Т ≤ 300 °С за 7 с процесса БТО на границе металлической пленки с подложкой происходит образование слоя Pt2Si за счет диффузии атомов Pt в кремний через слой растущего силицида. Температуре Т = 300 °С характерно полное использование пленки Pt за 7 с в процессе силицидообразования однофазной системы Pt2Si. При 350 °С ≤ Т < 450 °С регистрируется формирование двухфазной системы Pt2Si → PtSi, начиная от межфазной границы Si/Pt2Si преимущественно за счет встречной диффузии атомов Si в слой Pt2Si. Температуре БТО Т = 450 °С соответствует образование термостабильной равновесной структуры PtSi по всей толщине силицида, что на 50–100 °С ниже и значительно быстрее, чем при длительной равновесной термообработке

The impact of formation modes of platinum silicide by the quick heat treatment on Schottky diodes parameters

Приведены результаты исследования влияния режимов формирования силицида платины с применением быстрой термической обработки на электорофизические параметры диодов Шоттки. Показано, что данная обработка, по сравнению с традиционной, позволяет за счет уменьшения микрорельефа границы раздела PtSi–Si, а также получения в результате обработки менее дефектной и равновесной структуры барьерного слоя повысить высоту барьера с 0,804 до 0,825 В, снизить ток утечки с –4,42·10-6 до –2,85·10-6 А и в 1,25 раза повысить надежность диодов Шоттки при температуре эксплуатации 125 °С. The results of studying of the impact of formation modes of platinum silicide using qiuck heat treatment on electrophysical parameters of Schottky diodes are presented. It is shown that this treatment, as compared to the traditional one, allows at the cost of reducing of microrelief of boundary of PtSi–Si, and also obtaining as a result of treatment a less defective and equilibrium structure of the barrier layer, to raise barrier height from 0,804 to 0,825 V, to reduce leakage current from –4,42·10-6 to –2,85·10-6 A and in 1,25 times and to raise the reliability of Schottky diodes at operating temperature 125 °C