Генерирование и отжиг радиационных дефектов в структурах металл-окись-полупроводник

• Автор: Касчиева, Соня Бойчева
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Глава 1. Усовершенствование вольт/фарадных методов
при исследовании облученных и имплантированных
МОП структур
1.1 Усовершенствование квазистатичной С/У методики
1.2 Использование высокочастотной вольт/фарадной (С/У) методики для исследования ионно имплантированных МОП структур
1.3 Использование метода термостимулированного
освобождения заряда при исследовании МОП структур
Выводы
Глава 2. Влияние облучения гамма лучами,
высокоэнергетическими электронами и нейтронами на
С/У и ТОЗ характеристики МОП структур
2.1. Взаимодействие гамма лучей с МОП структурами
2.1.1. Облучение МОП структуры с разной толщиной окисла гамма
лучами
2.1.2. Влияние температуры жидкого азота на облучение МОП
структуры гамма лучами
2.2. Облучение МОП структуры высокоэнергетическими электронами
2.2.1. Влияние облучения высокоэнергетическими электронами на интерфейсные состояния Бі-ЗіОг структур
2.2.2. Влияние облучения высокоэнергетическими электронами на
толщину окисла Зі-віОл структур
2.3. Облучение МОП структур нейтронами
Выводы
ГЛАВА 3. Радиационные дефекты в
ионноимплантированных МОП структурах
3.1. Изучение энергетического спектра радиационных дефектов в
МОП структурах, имплантированных ионами бора
3.2. Влияние дефектного поверхностного слоя на емкостные характеристики МОП структур
3.3. Комбинированное воздействие имплантации и облучения на характеристики МОП структур
3.3.1.Влияние лазерного облучения на электрофизические свойства
МОП структур, имплантированных ионами бора
3.3.2.Облучение ионноимплантированнных Бі-БіОг структур
высокоэнергетическими электронами
Выводы
ГЛАВА 4. Отжиг радиационных дефектов, полученных в результате ионной имплантации структур Si-Si02
4.1. Термический отжиг радиационных дефектов МОП структур имплантированных ионами бора
4.2. Отжиг радиационных дефектов МОП структур, имплантированных ионами бора и кислорода в водородной плазме
4.3. Отжиг радиационных дефектов имплантированных МОП структур УФ облучением
4.4. Отжиг радиационных дефектов имплантированных МОП
структур при облучении X-лучами
Выводы
Глава 5. Методы повышения радиационной стойкости
МОП структур
5.1. Увеличение радиационной стойкости МОП структур с
помощью гетерирования Si пластин
5.2. Увеличение радиационной стойкости МОП структур методом
циклической обработки
5.2.1.Влияние циклической обработки структур на концентрацию поверхностных состояний на границе раздела и заряда в окисле... 1 Ю
5.2.2. Эффективность циклической обработки при МОП структурах с разной толщиной окисла
5.3. Увеличение радиационной стойкости МОП структур с помощью
послеокислительных охлаждений структур Si-Si02
Выводы
Заключение
Литература
Разработка приборов современной микроэлектроники, характеризующихся высокой плотностью упаковки элементов базируется на глубоком познании процессов, протекающих на поверхности и в тонких приповерхностных областях полупроводника и таким образом прямо и непосредствено связана с развитием физики поверхности полупроводников. Основным элементом дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем современной микроэлектроники является многослойная структура типа Металл-Диэлектрик-Полупроводник (МДП). Поскольку поверхностные эффекты в полупроводниках непосредственно влияют на надежность и стабильность работы приборов, изучение физики поверхности полупроводников с помощью МДП структур чрезвычайно важно для современной полупроводниковой технологии [1-6].
Широкое применение МДП структур в аппаратуре космической и специальной техники привело к необходимости повышения радиационной стойкости приборов, созданных на их основе. Исследование процессов генерации и отжига радиационных дефектов, тестирование на радиационную стойкость и увеличение радиационной стойкости МДП структур становятся необходимыми условиями производства современных полупроводниковых приборов. С другой стороны, активное использование этих приборов в радиационной среде стимулирует интенсивные научные исследования процессов, происходящих во время облучения полупроводников и тонких диэлектрических слоев, которые являются новым, важным направлением радиационной физики конденсированных сред [7-11].
Хотя сегодня известны МДП структуры, изготовленные на различных полупроводниковых материалах, таких как ве, ваЛэ, 1пР, Б1, с использованием различных диэлектрических слоев, из всех МДП структур наиболее важными являются структуры Металл-Окись-Полупроводник (МОП) на основе кремния -(металл - 8Юг - 81), которые получили наибольшее распространение и которые являются предметом исследований настоящей работы.
Открытие пассивирующих свойств окиси кремния [12] привело к разработке планарной технологии, которая стала наиболее распространенной в современном полупроводниковом приборостроении и сегодня большинство приборов

как показывает рис. 13. На рис. 13-а представлены облученные нейтронами МОП структуры с толщиной окисла 460 А, на 13-6 - структуры с толщиной 640 А.
Рис. 13. Облученные нейтронами МОП структуры с толщиной окисла 460 А, (а) и с толщиной 640 А - (б).
Влияние нейтронного облучения на поверхностные состояния МОП структур исследовано методом ТОЗ [38]. п-81 с ориентацией <100> и р=6 Осм окислялись в атмосфере сухого кислорода+6% НС1 до толщины окисла 320 А. 81-8Юг образцы облучались нейтронами дозой от 1013 до 1016 п/см2. Источником нейтронов был первый канал ИБР-2, ОИЯИ. Энергия нейтронов, была в диапазоне 0,5 до 20 МэВ. Методом ТОЗ после облучении МОП структур нейтронами получен сложный спектр поверхностных состояний. Очистка спектров позволила зарегистрировать два уровня в запрещенной зоне кремния: Ес- 0,17 эВ и Ес- 0,40 эВ, определеных как А- и Е-центры. Концентрация обоих дефектов увеличивается с увеличением дозы облучения. От 100 до 400° С проведен термический, изохронный (15 мин.) отжиг облученных дозой 1016 п/см2 образцов. Во время отжига наблюдается разница в поведении первого и второго пика. С увеличением температуры отжига амплитуда второго пика уменьшается, тогда как амплитуда первого пика сразу после отжига при 100° С начинает расти. Видно, что более глубокие центры отжигаются при более низких температурах. Различная температура отжига первого и второго пика говорит о различном происхождении и различной природе этих дефектов. Предположено, что с увеличением температуры отжига наступает перераспределение дефектов и/или дезинтеграция более сложных комплексов в более простые. Отжиг облученных