Изменение электрофизических свойств системы кремний-подзатворный окисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения

• Автор: Халецкий, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Влияние ионизирующего излучения на МОПструктуру

1.1.Общие представления о влиянии ионизирующего

излучения на МОПструктуру

1.2.Влияние технологии формирования МОП

структур на характер радиационной деградации

1. 3 . Влияние гаммаоблучения на диэлектрические

параметры термического диоксида кремния

1.4 . Исследование радиационной стабильности МДПструктур с модифицированными окислами кремния и

другими видами диэлектрика

1. 5 . Отжиг радиационноиндуцированного заряда
Глава 2. Сущность эксперимента и методы исследования
2.1. Экспериментальные МОПструктуры
2.2. Установка для измерения вольтфарадных характеристик и метод измерения
2.3. Сущность метода катодолюминесценции
2 .4 . Люминесцентные свойства системы ББОг
Глава 3. Исследование электрофизических характеристик тестовых структур
3.1. Изменение заряда в окисле тестовых структур при формировании затвора из поликристаллического кремния5
3.2.Релаксация механических напряжений при формировании подзатворного диоксида кремния
З.З.Исследование гистерезиса вольтфарадных характеристик тестовых структур
Глава 4. Исследование влияния гаммаизлучения на тестовые структуры ЗЗ8А1
4.1.Заряд в окисле тестовых структур при облучении6
4.2.Гистерезис ВФХ тестовых структур при облу
чении7
4.3.Изменение радиационного заряда тестовых
структур после облучения
4 .4.Радиационная и пострадиационная деградация электрофизических параметров при низкотемпературном облучении
4.5. Особенности радиационной деградации электрофизических свойств тестовых структур при облучении под смещением на затворе
4.6.Изменение дефектной структуры окисла при воздействии ионизирующего излучения
Основные выводы
Литература


Так, например, недостаточно изучены свойства окислов, пог лученных с использованием широко распространенного хлорного окисления. Тем более плохо изучено влияние хлора на поведение МОП-структур при облучении. Использование поли-кристаллического кремния в качестве материала затвора МОП-транзисторов приводит к значительным изменениям электрофизических свойств МОП-структур и чувствительности к воздействию ионизирующего излучения. Механизм этих изменений остается плохо изученным. При эксплуатации МОП ИС после облучения, в структуре продолжают протекать процессы изменения электрофизических свойств, которые приводят к пострадиационному дрейфу электрических параметров ИМС. Механизм этого пострадиационного изменения и его связь с технологией формирования МОП-структуры также остаются плохо изученными. Таким образом, основной целью работы явилось исследование характера изменения электрофизических и структурных свойств системы - МОП-транзистора с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения и в процессе пострадиационный обработки. ЗЮ2-*. Методы исследований. При исследовании электрофизических свойств экспериментальных структур и характера их радиационной деградации использовался метод высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ). По изменению вида экспериментальных ВФХ рассчитывались: изменение встроенного заряда в окисле, изменение плотности поверхностных состояний и заряд, обуславливающий гистерезис ВФХ. Исследование структурных дефектов подзатворного диэлектрика производилось методом локальной катодолюминесценции. МОП-транзистора при воздействии ионизирующего излучения. Диссертация состоит их четырех глав. В первой главе приводится обзор литературы, посвященной воздействию ионизирующего излучения на электрофизические свойства МОП-структур. Рассмотрены процессы, происходящие в окисле и на границе раздела кремний-окисел и приводящие к деградации зарядовых характеристик МОП-структур. Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием различных технологических режимов формирования МОП-структуры на характер ее радиационной деградации. МОП-структуры, обосновывается и формулируется цель настоящей работы. ВФХ) и метод локальной катодолю-минесценции. Приведен краткий обзор литературы, связанный с известными положениями метода катодолюминесценции при анализе спектров для описания состояния дефектной структуры диоксида кремния. В третьей главе приведены результаты исследований влияния поликристаллического затвора, а также технологических режимов его формирования на зарядовые свойства системы кремний-окисел. Также в этой главе приведен анализ полученных экспериментальных результатов и сформулированы основные выводы. Четвертая глава посвящена исследованиям влияния гамма-излучения на электрофизические и структурные свойства системы кремний-окисел с поликремниевым затвором. В конце главы сделаны выводы по результатам этих исследований. Глава 1. Основные явления, которые происходят в окисле при гамма-облучении, схематично изображены на рис. МОП-структуры, находящейся под напряжением (плюс на затворе). Поглощение излучения в окисле сопровождается генерацией электронно-дырочных пар (процесс 1 на рис. Этот процесс практически не зависит от параметров окисла, а общее количество образовавшихся электронно-дырочных пар определяется поглощенной дозой ионизирующего излучения [1]. Часть образующихся пар рекомбинируют за времена порядка - с (процесс 2). Избежавшие рекомбинации электроны и дырки разделяются электрическим полем окисла (процесс 3) и участвуют в процессах переноса подвижного заряда через окисел (процесс 4), захвата на глубокие уровни (5,6) и отжига (7). Образующиеся под действием радиации электроны обладают существенно большей подвижностью по сравнению с дырками и, поэтому покидают окисел з^ времена порядка 1 пс. Дырки, которым удалось избежать рекомбинации, под действием электрического поля передвигаются через слой окисла, «перепрыгивая» с ловушки на ловушку (прыжковая проводимость) [1] . В отличие от электронов, перенос дырок имеет большую дисперсию по времени и сильно зависит от температуры.