Дырочный транспорт и накопление радиационно-индуцированного заряда в подзатворном окисле моп-структур при криогенных температурах

• Автор: Вишняков, Алексей Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 155 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В МОП- СТРУКТУРАХ, СТИМУЛИРОВАННЫЕ РАДИАЦИЕЙ(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1.Действие ионизирующего излучения на структуры МДП
1. 2 . Транспорт электронов и дырок в окисле
1.3.Релаксация индуцированного радиацией положительного заряда в окисле
1. 4.Генерация поверхностных состояний (п.с.)на границе
раздела БФ/ЗЮг при облучении
1.5.Моделирование процесса- накопления заряда в окисле
МОП-структур при облучении
Основные выводы главы
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ
2.1.Применяемые экспериментальные методы исследования
2,1.1.Определение параметров МДП-структур из измерений вольт-фарадных и вольт-амперных характеристик
2.1.2. Методика приготовления образцов
2.Г.3.Проведение облучений
2.2.Используемые численные методы при моделировании накопления заряда в подзатворном окисле МДП-структур
при облучении
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПЕРЕНОСА ДЫРОК В ПЛЕНКАХ П0ДЗАТВ0РН0Г0 БЮг
3.1.Растекание неоднородно распределенного
положительного заряда в подзатворном Эл-Ог в приложенном внешнем поле
3.2.Теоретические модели для описания дырочного
транспорта
3.3.Качественная модель релаксации захваченного в окисле МОП-структур положительного заряда с учетом
рекомбинации с туннелирующими электронами
Основные результаты главы
ГЛАВА 4 . МОДЕЛИРОВАНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ЗАРЯДА В МДП СТРУКТУРАХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
4.1.Количественная модель накопления заряда в МДП-транзисторах под действием ионизирующего излучения при комнатной температуре
4.2.Моделирование накопления заряда в подзатворном
окисле МОП-структур при облучении при криогенных
температурах
Основные результаты главы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ:
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Оксид кремния до настоящего времени продолжает оставаться основным изолирующим материалом в ми!фоэлектронике. С этим связан интерес специалистов к процессам, происходящим в окисле при облучении, полевой инжекщги, фотоинжекции. Практическая значимость изучения этих процессов обусловлена применением радиационных технологий, деградацией приборов при эксплуатации, применением полупроводниковых приборов и интегральных схем в условиях повышенного уровня радиации и связанной с этим необходимостью моделирования поведения МДП-приборов в условиях облучения. Необходимость надежного функционирования электроники при повышенном уровне радиации требует создания радиационностойких полупроводниковых приборов. Сказанное выше относится прежде всего к криогенной микроэлектронике, где, в силу особенностей транспорта дырок,индуцированный облучением заряд в окисле намного превышает заряд при комнатной температуре.
Физической первопричиной, вызывающей радиационные изменения параметров ВДП-структур, является генерация в диэлектрике при облучении электронно- дырочных пар, их пространственное разделение в электрическом поле и захват носителей заряда на ловушки. Дырки по мере дрейфа в приложенном поле частично захватываются на ловушки, расположенные в запрещенной зоне окисла вблизи его границ, что приводит к

разделения пар. Диффузия здесь, однако, не учитывается. Вследствие этого модель неприменима для случая малых смещений на затворе, когда относительно велика роль диффузии. Ловушки для дырок здесь предполагались распределенными равномерно в слое от 3 до 8 нм от границы БФ/БФОг. Здесь варьируемыми параметрами являлись { помимо расположения слоя) сечение захвата дырок и концентрация ловушек в слое. Эти параметры были получены из подгонки одной из дозовых зависимостей ДУа>. В диапазоне смещений на затворе 1-4 вольта (Хс1=11нм, нестойкий окисел) модель описывает полевые и дозовые зависимости ДУа. Применение модели к случаю стойкого окисла Хй =27.4 нм показало, что здесь согласие гораздо хуже, несмотря на то, что сечение захвата дырок и концентрация ловушек по-прежнему находятся из подгонки одной из дозовых зависимостей ДУа. Для объяснения расхождения с экспериментом авторы выдвинули гипотезу, что наблюдавшееся в /64/ сечение захвата электронов в данном случае следует видоизменить, и получили удовлетворительное согласие с экспериментом.
Таким образом, можно сделать вывод, что в настоящее время не существует количественной модели достаточно точно описывающей накопление заряда в окисле при комнатной температуре. Существующие модели, как с зависящими так и не зависящими от поля кинетическими коэффициентами имеют заметные расхождения с экспериментом. Источник расхождения неясен. Предпринимавшиеся попытки тем или иным способом достигнуть согласия, по-нашему мнению,следует считать неудачными.
До сих пор в этом параграфе речь шла о моделировании накопления заряда при комнатной температуре. Рассмотрим теперь модели накопления заряда в окисле при криогенных температурах. Здесь количество работ