Исследование механизмов снижения напряжения пробоя кремниевых высоковольтных многослойных структур

Проведено комплексное исследование механизмов пробоя $p{-}n$-переходов транзисторных и тиристорных структур, изготовленных из высокоомного радиационно-легированного кремния нескольких марок. Показано, что непосредственной причиной снижения напряжения пробоя $U_{\text{в}}$ образцов с твердыми вольт-амперными характеристиками является локальное уменьшение удельного сопротивления $\rho$ (на 30$-$90% в областях размером 1$-$2 мм), приводящие к лавинному микроплазменному пробою при малых $U_{\text{в}}$. Снижение $\rho$ вызвано неконтролируемыми примесями, дающими глубокие донорные уровни в верхней половине запрещенной зоны кремния. Эти примеси эффективно геттерируются при диффузии фосфора. В результате рентгеновского микроанализа состава преципитатов, обнаруженных в областях пробоя, показано, что такими примесями, вероятнее всего, являются магний, сера и железо. Сами дефекты структуры, по-видимому, не снижают заметно напряжение пробоя. Полученные результаты относятся в равной мере ко всем маркам исследованного кремния и существенно отличаются от опубликованных ранее.