Планарная неоднородность и радиационные эффекты в МДП структурах

• Автор: Меньшикова, Татьяна Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ГЛАВА 1. РАДИАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ, ПЛАНАРНАЯ НЕОДОРОДНОСТЬ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ В МДП • СТРУКТУРАХ
1.1. Радиационное дефектообразование в системе БИБЮ?
1.1.1. Природа и механизмы образования радиационных дефектов
1.1.2. Физико-математическая модель накопления радиационно-индуцированного заряда
1.2. Радиационные эффекты в МДП структурах
1.2.1. Влияние ионизирующей радиации на структуру вГБЮг
1.2.2. Влияние радиационного воздействия на электрические параметры МДП транзисторов
1.3. Планарная неоднородность МДП структур
1.3.1. Причины и физические модели планарной неоднородности
1.3.2. Радиационно-стимулированная неоднородность
1.4. Методики исследования радиационных эффектов и планарной неоднородности в МДП структурах
1.4.1. Емкостные методики
1.4.2. Методика подпороговых вольт-амперных характеристик
1.4.3. Бесконтактные методики с использованием зонда Кельвина
Цели и задачи
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ПЛАНАРНОЙ ЗАРЯДОВОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ И ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА МДП СТРУКТУР
2.1. Методы исследования и экспериментальные установки
2.1.2. Метод высокочастотных вольт-фарадных характеристик
2.2. Методика моделирования вольт-фарадных характеристик планарнонеоднородных МДП структур
2.3. Подготовка образцов и условия проведения эксперимента
2.4. Экспериментальные результаты и их обсуждение
2.4.1. Влияние радиационного излучения на неоднородность параметров структуры БГБЮг
2.4.2. Влияние радиационного излучения на зарядовые свойства структуры

Выводы к главе
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МОП ТРАНЗИСТОРОВ
3.1. Условия проведения эксперимента
3.2. Методика расчета параметров МДПТ
3.3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
Выводы к главе
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА РЕЛАКСАЦИИ РАДИАЦИОННОГО ЗАРЯДА В МДП СТРУКТУРЕ
4.1 Механизмы релаксации радиационно-индуцированного заряда
4.2. Математическая модель релаксации радиационного заряда
4.3. Результаты моделирования и их обсуждение
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы. Расширение областей применения изделий электронной техники, внедрение радиационных технологий привело к необходимости создания радиационно-стойкой радиоэлектронной
аппаратуры. В основе решения этой проблемы лежит изучение влияния радиации на параметры МДП структур и приборов на их основе. Поверхностные свойства полупроводников и, соответственно,
характеристики приборов (пороговое напряжение, крутизна, генерационные токи и т.д.) весьма существенно изменяются под воздействием ионизирующего излучения (ИИ). При рассмотрении процессов,
происходящих в полупроводниковых приборах под действием радиации правильно разделять механизмы изменения характеристик, связанные с явлениями в объеме и на поверхности. Во время облучения МДП структур происходит накопление заряда в диэлектрике, генерация поверхностных состояний (ПС) на границе раздела диэлектрик - полупроводник (ДП) и рост крупномасштабных зарядовых флуктуаций. Поэтому методы, разработанные для исследования однородных МДП структур, оказываются недостаточно адекватными для контроля электрофизических параметров структур, отличающихся неоднородным распределением поверхностного потенциала. Учет неоднородности при оценке радиационного воздействия на МДП приборы позволяет повысить точность контроля их важнейших параметров: энергетического спектра ПС, эффективного поверхностного заряда, порогового напряжения и др. Вопрос о механизме релаксации радиационного заряда в окисле после прекращения ионизирующего воздействия является также актуальной задачей. Разработанные в последние годы методы диагностики электрического поля в диэлектриках делают разумной следующую постановку вопроса - по результатам эксперименталыюго исследования и моделирования процессов релаксации заряда получить новую информацию о процессах и механизмах его переноса.
Рабочий стол предназначен для закрепления на нем анализируемой.... полупроводниковой пластины диаметром 100 или 150 мм. Зондовое устройство представляет собой электромагнитный вибратор, состоящий из подвижного цилиндра, закрепленного на растяжках в корпусе с магнитной системой. На цилиндре расположена катушка вибратора 1.2. К концу цилиндра прикреплен измерительный зонд, выполненный из платины, и имеющий плоский торец диаметром d = 100 ч- 30 рм. Торец зонда отполирован, очищен и термически обработан. Этим достигается постоянство во времени работы выхода материала зонда. Зонд калибруется по материалу с известной работой выхода: ртути или графиту. В процессе измерения зонд совершает колебательные движения с амплитудой ~5рм над поверхностью образца. Частота колебаний определяется конструктивными параметрами зондовой головки и для конкретной реализации прибора составляет 800 Hz [75]. Расстояния между вибрирующим зондом и анализируемой поверхностью d0 & 0.1 d. Это расстояние поддерживается постоянным с точностью ± 1 /ш в процессе перемещения зонда над исследуемой поверхностью при измерении ее рельефа в пределах ± 25 /ш. Скорость перемещения зонда над поверхностью образца 4 мм сек'1, диапазон измерений контактной разности потенциалов (КРП) составляет ± 5 В. В зондовую головку встроено устройство коронного разряда, позволяющее заряжать исследуемую поверхность положительным или отрицательным зарядом, и оптическое устройство для освещения поверхности до достижения предельного выпрямления энергетических зон полупроводника.
Генератор низкой частоты 5 формирует электрический сигнал синусоидальной формы Var частотой 800 Hz (сигнал раскачки зонда), который через усилитель мощности 4 поступает на катушку вибратора 1.2 и обеспечивает колебательные движения зонда заданной частоты и амплитуды. Кроме этого генератор формирует сигнал прямоугольной формы с регулируемым сдвигом фазы V/ для обеспечения работы синхронного детектора модуля компенсации.