Релаксация зарядового состояния структур металл - диэлектрик - полупроводник в сильных электрических полях

• Автор: Лоскутов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I. Релаксация зарядового состояния МДП-
структур, методы контроля
1.1 Процессы зарядовой деградации МДП-
структур в сильных электрических ПОЛЯХ
1.2. Исследование релаксирующих зарядов в МДП-структурах
1.3. Методы, применяемые для исследования релаксации зарядового состояния МДП-
структур
Выводы к главе I
Глава II. Метод и установка исследования релаксации зарядового состояния МДП-бтруктур в сильных электрических полях
2.1. Метод исследования релаксации зарядового состояния МДП-структур на основе метода управляемой токовой нагрузки
2.2.Установка для измерения параметров релаксирующих зарядов в сильных электрических полях
2.3. Установки, используемые для исследования релаксации зарядового состояния МДП-
структур
Выводы к главе II
Глава III. Исследование релаксации зарядов в структурах 3і-3і02-а1 и Зі-віОг-ФСС-АІ в сильных электрических полях

3.1. Исследование релаксации зарядового состояния МДП-структур Si-Si02-CC-Al в сильных электрических полях
3.2. Исследование релаксации зарядового состояния структур Si-Si02-Al после сильнополевой туннельной инжекции
3.3. Исследование релаксации зарядового состояния МДП-структур в сильных электриче-, ских полях после воздействия протонного излучения
Выводы к главе III
Глава IV. Применение метода контроля релаксирующих
зарядов в производстве МДП-ИС
4.1. Сравнительное исследование зарядовой деградации МДП-структур при облучении протонами и воздействии сильных электрических полей
4.2. Влияние технологических факторов на релаксацию зарядового состояния МДП-структур в сильных электрических полях
4.3. Контроль релаксации зарядового состояния в производстве МДП-ИС
Выводы к главе IV
Заключение. Основные результаты и выводы
Литература
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы Надёжность современной радиоэлектронной аппаратуры и вычислительной техники в первую очередь связана с безотказностью и стабильностью комплектующих её интегральных схем. В последнее время наиболее перспективными элементами микроэлектроники являются полупроводниковые приборы на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) . Явления зарядовой нестабильности оказывают существенное влияние на работу МДП-приборов, так как непосредственно определяют их рабочие характеристики в критических условиях работы. Повышение надёжности и качества МДП-интегральных схем неразрывно связано с их стойкостью к таким воздействиям, как: сильные электрические поля, радиационное облучение, плазменная обработка и т.д. Таким образом, становится важной разработка новых методов исследования, позволяющих комплексно и оперативно контролировать изменение зарядового состояния МДП-структур после критических воздействий. Особый интерес представляет исследование зарядовой деградации МДП-приборов в сильных электрических полях, приводящих к инжекции заряда в диэлектрик. За последнее десятилетие опубликовано большое количество работ, посвящённых деградации подзатворного диэлектрика МДП-структур в сильных электрических полях. Авторами предложено несколько моделей, описывающих деградацион-ные процессы. Однако в большинстве работ и ни в одной модели не учитывается релаксапия заряда в сильных электрических полях, что, по-видимому, связано с недостаточностью экспериментальных данных и несовершенством методов определения параметров релаксирующей компоненты заряда. Как показали ис-

закону термически стимулируется переход вещества из неравновесного состояния в новое, приближающееся к термодинамически равновесному. Этот переход может сопровождаться излучением света (термостимулированная люминесценция), эмиссией электронов (термостимулированная электронная эмиссия), изменением проводимости (термостимулированная проводимость) и т.п.
Как и любой другой метод термоактивационной спектроскопии, термодеполяризационный анализ включает в себя теорию физического явления, лежащего в его основе (экспериментальную методику, т. е. совокупность тестов и способов обработки экспериментальных данных и, наконец, технические средства, обеспечивающие проведение эксперимента. Последние являются практически общими для различных методов термоактивационной спектроскопии (в частности совпадают с приборами и устройствами для измерения термостимулированной проводимости).
Метод термостимулированной деполяризации состоит из нескольких этапов:
На первом этапе исследуемый объект поляризуется. Поляризация осуществляется в основном путем приложения электрического поля, хотя в ряде случаев в совокупности с другими воздействиями (действием ультрафиолетового излучения, света и т.п.).
На втором этапе происходит «закрепление» полученного состояния путем охлаждения образца до низкой температуры (жидкий азот). При этом резко возрастает время релаксации этого состояния. Последующее снятие электрического ПОЛЯ и закорачивание электродов не приводит к заметной деполяризации объекта, поскольку неравновесное поляризованное со-