Моделирование низкоинтенсивного радиационного воздействия на зарядовые свойства кремниевых МОП-структур

• Автор: Бондаренко, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. РАДИАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В КРЕМНИЕВЫХ МОП-СТРУКТУРАХ

ЕЕ Радиационные дефекты в МОП-структурах

1.2. Формирование радиационного заряда в окисле МОП-структуры

1.3. Генерация радиационно-индуцированных поверхностных состояний

1.4. Релаксация накопленного радиационно-индуцированного

заряда

1.5. Методы оценки радиационной стойкости МОП-структур

Выводы к главе

ГЛАВА И. МОДЕЛЬ МОП-СТРУКТУРЫ И ПРОЦЕССОВ НАКОПЛЕНИЯ РАДИАЦИОИНО-ИНДУЦИРОВАННОГО ЗАРЯДА
2.1. Выбор физической модели
2.2. Математическое описание модели
2.3. Проверка адекватности модели
Выводы к главе II
ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ И РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
3.1. Влияние характеристик структуры на вид дозовой зависимости сдвига погорового напряжения МОП-структуры
3.2. Зависимость сдвига порогового напряжения
МОП-структуры от напряжения на затворе
3.3. Влияние мощности дозы на сдвиг порогового напряжения МОП-структуры
3.4. Влияние температуры на сдвиг порогового напряжения МОП-структуры
Выводы к главе III
ГЛАВА IV. МЕТОД ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МОП-СТРУКТУР
4.1. Определение параметров МОП-структуры структуры по
дозовой зависимости сдвига порогового напряжения
4.2. Описание разработанной программы
4.3. Оценка радиационной стойкости МОП-структуры при
низкой мощности дозы
Выводы к главе IV
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

ВВЕДЕНИЕ
Одним из направлений исследований, связанных с воздействием ионизирующих излучений (ИИ) на структуру металл-окисел-полупроводник (МОП), является разработка методов прогноза радиационной стойкости МОП ИС к воздействию низко-интенсивного космического излучения.
При воздействии ИИ на МОП структуру происходит образование положительного радиационно-индуцированного заряда в окисле и радиационных поверхностных состояний (ПС) на границе полупроводникокисел. Наряду с этим протекают долговременные процессы туннельной и термической разрядки заряда в окисле и на ПС. Соотношение этих процессов определяет изменение зарядового состояния МОП структуры в процессе воздействия ИИ. При действии ИИ большой мощности дозы при низкой температуре определяющим является накопление заряда и генерация ПС, туннельная разрядка не вносит существенного вклада. При малой мотцности дозы, что имеет место при воздействии низкоинтенсивного космического излучения, процессы генерации заряда и его разрядки за счет туннелирования становятся соизмеримыми.
Сложность прогнозирования радиационной стойкости МОП ИС к воздействию ИИ малой мощности дозы обусловлена тем, что проведение натурных испытаний невозможно из-за больших времен испытаний, соизмеримых с временами эксплуатации прибора. В связи, с этим актуальной задачей является разработка методов прогноза, основанных на исследовании отклика МОП структуры к воздействию ИИ с большой мощностью дозы.
Существующие методы решения этой задачи не являются универсальными и применимы лишь для определенных технологий изготовления МОП ИС. В частности, для подзатворных окислов, содержащих водород, одной из причин зарядовой нестабильности является

на рабочие характеристики изделий. МОП БИС, изготовленные с использованием рентгеновской корректировки, обладают повышенной термостабильностью и высокими надежностными характеристиками.
Ограничением методов рентгеновской корректировки пороговых напряжений МОП БИС является возможность их изменения только в сторону отрицательных потенциалов. УФ облучение приводит же к восстановлению параметров до исходных значений (в отличие от отжига), что позволяет регулировать величину "неотжигаемой" составляющей радиационного сдвига порогового напряжения, повышая тем самым прецизионность регулировки порогового напряжения [121].
Проведение после рентгеновского облучения и последующего отжига пластин индивидуальной УФ обработки каждого кристалла на пластине (или групп кристаллов с близкими значениями Vu.) и финишного термоотжига позволило добиться 100% выхода МОП БИС, годных по корректируемому параметру [122]. Использование комбинаций рентгеновского и УФ излучений обеспечивает возможность корректировки одновременно двух и более независимых параметров [123]. Последовательное же воздействие рентгеновского и УФ излучений может быть использовано для снижения статистического разброса параметров схем на пластине без изменения их номинальных значений (то есть без смещения максимумов исходных распределений этих параметров) [124].
Снижение разброса параметров МОПТ по пластине может быть обусловлено структурным упорядочением областей диэлектрических слоев (прежде всего подзатворного диэлектрика) с повышенным содержанием напряженных химических связей. Рентгеновское облучение приводит к разрыву напряженных связей, а последующий отжиг - к их