Ионные дрейфово-диффузионные процессы в диэлектрических слоях МДП-структур

• Автор: Романов, Валерий Павлович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ
ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ИОННЫХ ДРЕЙФОВОДИФФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ДИЭЛЕКТРИКАХ
1.1. Физическая модель
1.2. Плотность потока ионов
1.3. Роль процессов ассоциации и диссоциации
1.4. Общая система уравнений
Глава 2. РАВНОВЕСНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЯХ ПРИ ОТСУТСТВИИ В НИХ ЦЕНТРОВ ЗАХВАТА И МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
2.1. Общий случай диэлектрической неоднородности
2.2. Однородный диэлектрик
2.2.1. Общее решение
2.2.2. Влияние физических и геометрических параметров на пространственное распределение ионов
2.2.3. Предельная концентрация ионов
2.3. Диэлектрик с линейно изменяющейся по координате диэлектрической проницаемостью
2.4. Двухслойный диэлектрик
Глава 3. ДИНАМИКА ИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
3.1. Дрейфово-диффузионная поляризация
3.1.1. Дифференциальное уравнение, описывающее отклик ионной системы на воздействие малого гармонического сигнала
3.1.2. Ионная диэлектрическая восприимчивость
3.1.3. Диэлектрические проницаемость и потери
3.1.4. Эквивалентная диэлектрическая проницаемость
3.2. Неравновесные распределения ионов в однородном диэлектрике
3.3. Нестационарные ионные процессы в двухслойном диэлектрике
Глава 4. ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ ЗАРЯД В МДП-СТРУКТУРЕ
4.1. Общий подход к нахождению эквивалентного поверхностного заряда
4.2. Эквивалентный поверхностный заряд в МДП-структуре с однородным диэлектриком
4.3. Эквивалентный поверхностный заряд в МДП-структуре с диэлектриком, имеющим линейную зависимость диэлектрической проницаемости от координаты
4.4. Эквивалентный поверхностный заряд в МДП-структуре с двухслойным диэлектриком
Глава 5. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ДИЭЛЕКТРИКЕ НА ИОННЫЕ ДРЕФОВО-ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
5.1. Роль концентрационного упругого поля
5.1.1. Равновесные распределения концентрации ионов, напряженности и потенциала электрического поля
5.1.2. Концентрационное механическое напряжение
5.1.3. Эквивалентный поверхностный заряд и ионная емкость
5.2. Влияние неконцентрационного упругого поля на ионные процессы
5.3. Решение общей задачи о роли механических напряжений
5.4. Проверка теории на адекватность
5 .5. Динамические вольт-амперные характеристики МДП-структур с механически напряженным диэлектриком
5.5.1. Общие положения теории ДВАХ
5.5.2. Моделирование динамических вольт-амперных характеристик МДП-структур
5.5.3. Экспериментальные ДВАХ МДП-структур и их анализ
5.6. Аппаратура для измерения характеристик МДП-структур
5.6.1. Автоматизированный комплекс для измерения физических параметров диэлектрика и полупроводника в МДП-структуре
5.6.2. Измеритель неравновесных высокочастотных ВФХ МДП-структур
Глава 6. ГЕТТЕРИРОВАНИЕ ПОДВИЖНЫХ ИОНОВ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЯХ МДП-СТРУКТУР
6.1. Основные положения теории
6.2. Равновесные распределения ионов в фосфоросиликатном стекле и двухслойном диэлектрике ФСС - диоксид кремния
6.2.1. Основные уравнения
6.2.2. Решение, не учитывающее взаимодействие ионов с упругим полем
6.2.3. Общее решение
6.3. Динамические вольт-амперные характеристики структуры
Мо - ФСС - БЮг
6.3.1. Моделирование ДВАХ
6.3.2. Определение значений физических параметров из анализа
ДВАХ
6.4. Термостимулированные токи в двухслойном диэлектрике
ФСС - диоксид кремния
6.4.1. Моделирование термостимулированных токов
6.4.2. Методика определение значений физических параметров
из анализа кривых ТСТ
6.5. Геттерирование ионов в хлорсодержащем диоксиде кремния
Глава 7. ВЛИЯНИЕ ПОДВИЖНЫХ ИОНОВ В ДИЭЛЕКТРИКЕ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В МДП-СТРУКТУРЕ И МДП-ТРАНЗИСТОРЕ
7.1. Нейтрализация ионного заряда
7.1.1. Физическая модель
7.1.2. Механизм заполнения электронных центров захвата, индуцированных подвижными ионами
7.1.3. Равновесное распределение подвижных ионов в переходном
слое диоксид кремния - кремний
7.1.4. Влияние нейтрализации заряда ионов на ДВАХ МДП-структур
7.2. Термоэлектронная полевая эмиссия в диэлектрик МДП-структуры, стимулированная зарядом подвижных ионов

УВД = с,Ы(х) ,
J(x) = [хМ(х)ЕАх) - ВШ(х) = 0 ,
ВД = г0г{х)Е(х)
с граничными условиями
<г а
|Е(х)с1х = ил , ф(й?) = 0 , qИ{х)с1х = (2
(2.2)
(2.3)
(2.4)
(2.5)
Решая систему уравнений (2.2) - (2.4) относительно электрической индукции с учетом соотношения Эйнштейна ( 1/Б = ц/кТ ), получим:
с12В(х) 1 сЮ2(х)
о&с2 2фгЕ0в(х) сЫ
(2.6)
где фг = кТ I с) - температурный потенциал.
Уравнение (2.6) является нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка, точное решение которого для произвольной функции е(х) , по-видимому, невозможно. Однако для ряда зависимостей е(х), представляющих практический интерес, его удается решить аналитически. К числу таких зависимостей можно отнести следующие (рис. 2.1):
в(х) 8(*)
с/ X
е(х)

(I X
Рис 2.1. Схематическое изображение зависимости относительной диэлектрической проницаемости от координаты: а - однородный диэлектрик;
б - диэлектрик с линейной зависимостью е(х); в - двухслойный диэлектрик.