Моделирование и экспериментальные исследования долговременных изменений параметров кремниевых структур при ионизирующем воздействии

• Автор: Зыков, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 250 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Долговременные процессы в полупроводниковых приборах (Общий анализ и постановка задачи исследований)
1.1 Долговременные процессы радиационного откликам проблема обеспечения надежности работы полупроводниковых приборов

в полях ионизирующих излучений

1.2 Комбинированное действие светового и электронного излучения на

характеристики примесного монокристаллического кремния

1.2.1. Физические процессы в примесном кремнии при

низкотемпературном воздействии электронным излучением

1.2.2 Зависимость фотоэлектрических процессов в примесном кремнии
от уровня легирования
1.2.3 Индуцированная примесная фотопроводимость в слаболегированном монокристаллическом кремнии
1.2.4 Индуцированная отрицательная прыжковая проводимость в сильно легированном кремнии
1.3 Использование релаксации для контроля параметров примесного кремния
1.4 Особенности долговременных процессов в МОП-структурах
1.4.1 Проблемы радиационной стойкости МОП-транзисторов и КМОП интегральных схем
1.4.2 Радиационные изменения параметров МОП-транзисторов при воздействии ионизирующих излучений
1.4.3 Методология радиационных испытаний полупроводниковых приборов
1.4.4 Физические механизмы и модели радиационных изменений параметров

МОП-транзисторов
1.4.5 Компьютерное моделирование радиационного отклика МОП-
транзисторов
1.5. Выбор обобщенной модели долговременного радиационного отклика и
постановка задачи исследований
ГЛАВА 2. Разработка криогенной аппаратуры для радиационных исследований индуцированной примесной фотопроводимости в монокристаллическом 8КВ>
2.1 Выбор методики исследований и состава экспериментальной аппаратуры
2.2 Конструирование аппаратуры для радиационных исследований индуцированной примесной фотопроводимости в 81<В>
2.2.1 Общие требования к аппаратуре и ее компоновке
2.2.2 Криостат для радиационных исследований примесного кремния
2.2.3 Источник электронного излучения и система контроля параметров электронного излучения
2.2.4 Источники примесного и собственного оптического возбуждения
2.2.5 Система контроля и регулировки температуры
2.2.6 Автоматизированный измерительный комплекс для измерения фотоэлектрических параметров примесного кремния
2.3 Разработка методов лабораторного моделирования спектрального распределения электронного излучения на ускорителях электронов
2.3.1 Постановка задачи моделирования спектра на ускорителях электронов
2.3.2 Разработка методики моделирования
2.4 Экспериментальное моделирование спектрального распределения излучения на ускорителях электронов
2.4.1 Моделирование электронных спектров на основе тормозного излучения
2.4.2 Моделирование с применением специальных рассеивающих экранов

2.4.3 Моделирование электронов ЕРПЗ на бетатроне с управлением энергией электронов в каждом импульсе излучения
2.4.4 Оценка возможностей бетатрона для моделирования вариаций
характеристик поля электронного излучения
Выводы к главе
ГЛАВА 3 Исследование фотоэлектрических процессов, индуцированных действием электронного излучения на 81<В>
3.1 Исследование квазиравиовесной индуцированной фотопроводимости
в слабо компенсированном примесном кремнии
3.2 Разработка модели индуцированной примесной фотопроводимости в слабо компенсированном 81<В>
3.3 Исследование действия больших доз излучения на индуцированную примесную фотопроводимость в 81<В>
3.4 Исследование индуцированной прыжковой проводимости в 81<В> при
воздействии электронами
Выводы к главе
ГЛАВА 4. Компьютерное моделирование нелинейного долговременного радиационного отклика МОП-транзистора
4.1 Метод вариативных сверток для моделирования нелинейных систем
4.2 Радиационная электрическая модель МОП-структуры
4.3 Моделирование процессов радиационного откликаМОП-системы
4.4 Алгоритм метода вариативных сверток и идентификация параметров модели
4.5 Оценка радиационного отклика МОП-транзисторов радиационно-стойких
технологий методом вариативных свёрток
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список использованной литературы
С учетом зарядовой нейтральности изменение проводимости дырочного полупроводника равно
где р. и ц+- подвижности электронов и дырок. После некоторого промежутка времени после окончания возбуждения, когда процесс релаксации начинает контролироваться многократным захватом электронов на ловушки первый член в соотношении (1.3) становится много меньше второго. Таким образом, Аа= тди и изменение проводимости непосредственно определяется концентрацией захваченных электронов т. В [6] получен асимптотический вид решения системы (1.3) - (1.2) для случая достаточно больших времен релаксации, когда т!Л^«1:
где гх>=тг+тё+тгтё/т1. Кривая спада неравновесной проводимости становится асимптотически экспоненциальной с постоянной времени т*. При этом для кремния р-типа (т,+тё)« тгтё/т и тда= тгтё/тг. Поскольку при многократном захвате тг«т,, то в работе [6] получено приближенное решение системы (1.1)-(1.2), которое можно использовать для определения параметров центров захвата неосновных носителей заряда. Однако развитую в этой работе теорию нельзя использовать в условиях, когда существенен захват избыточных основных, а не только неосновных носителей заряда, что существенно в области температур ниже температуры ионизации примесей.
1.2.4 Индуцированная отрицательная прыжковая проводимость в
При понижении температуры легированного полупроводника с концентрацией легирующей примеси ниже соответствующей переходу Мотта основную роль в проводимости начинают играть прыжки основных носителей заряда по атомам примеси без их активации в свободную зону. В
Аст = яд(щ+|.и) + Щ Ц+,
(1.3)
сильнолегированном кремнии.