Вышедшие номера
Влияние термополевой обработки и ионизирующего излучения на энергетический спектр поверхностных состояний на границе Si--SiO2 МОП транзистора
Атамуратов А.Э,1, Зайнабидинов С.З.1, Юсупов А.1, Далиев Х.С.1, Адинаев К.М.1
1Ургенчский государственный университет им. Аль-Хорезми, Ургенч, Узбекистан
Поступила в редакцию: 18 февраля 1997 г.
Выставление онлайн: 20 августа 1997 г.

Энергетическое распределение поверхностных состояний (ПС) на границе Si--SiO2 связано с дефектами, вопрос о природе которых остается до конца не выясненным. В данной работе изучалось влияние облучения и термополевой обработки (ТПО) на энергетический спектр ПС на межфазной границе (МФГ) Si--SiO2 МОП транзистора. Исследуемые образцы представляли собой p-канальные МОП транзисторы на основе кремния (КЭФ 7.5) с кристаллографической ориентацией (100). Подзатворный окисел толщиной 0.2 мкм и площадью 1.87· 10-4 см2 формировался термическим окислением монокристаллического кремния в потоке сухого кислорода с небольшой добавкой газообразного хлористого водорода при температуре 1150oC. Образцы облучались высокоэнергетическим тормозным гамма-излучением с максимальной энергией квантов в тормозном спектре 30 МэВ и плотностью потока энергии излучения в месте расположения образца 0.195 Вт/см2. ТПО проводилась в диапазоне температур 100--250oC с временем выдержки при каждой температуре 120 мин и напряженностью поля в окисле 5· 105 В/см. [!b] Энергетический спектр ПС около середины запрещенной зоны кремния МФГ Si--SiO2 МОП транзисторов, подвергнутых облучению ( a) и ТПО ( б). Цель работы заключалась в изучении изменения вида энергетического спектра ПС на МФГ Si--SiO2 МОП транзистора при облучении тормозным излучением и ТПО. Плотность ПС определялась методом подпорогового тока [1]. Эта методика не позволяет определить вид энергетического спектра ПС во всем диапазоне запрещенной зоны кремния для данного образца, но дает возможность получить определенную информацию о его изменении в небольшом энергетическом интервале при различных воздействиях. Согласно [1,2], эта методика может дать ошибку в определении плотности ПС на МФГ Si--SiO2 для p-канальных МОП транзисторов не более 20% по сравнению с традиционным высокочастотным C-V-методом и методом накачки заряда [3,4]. Энергетический спектр ПС в запрещенной зоне кремния оценивался в интервале 0.25--0.50 эВ выше потолка валентной зоны кремния. Результаты показали, что при облучении изменение интегральной плотности ПС на МФГ Si--SiO2 в исследуемом диапазоне энергетического спектра имеет характер монотонного роста с увеличением времени облучения. Примечательно, что при этом наибольшее увеличение дифференциальной плотности ПС наблюдается по мере приближения к валентной зоне (около 0.25 эВ от потолка валентной зоны). При больших временах облучения (650 мин) рост плотности ПС наблюдается в основном около нижней границы исследуемого диапазона (рис. 1). [!tb] Подпороговые передаточные характеристики МОП транзистора в исходном состоянии ( a), после облучения ( б) и после ТПО ( в). ТПО необлученных транзисторов приводит к скачкообразному изменению вида спектра ПС. ТПО при 100, 150, 200oC не приводит к заметным изменениям спектра, но при 250oC вызывает резкое увеличение дифференциальной плотности ПС вблизи 0.25 эВ от вершины валентной зоны кремния, как и при облучении. Это, по-видимому, указывает на формирование сходных по природе дефектов, возникающих в этих случаях и, возможно, связанных с разрывом напряженных связей в области МФГ Si--SiO2 [5]. Но в результате облучения в отличие от ТПО наблюдается также неоднородность энергетического спектра около 0.40 эВ от вершины валентной зоны, что, вероятно, связано с формированием при этом дополнительных типов дефектов. Это отличие, очевидно, обусловлено различным характером процессов, приводящих к формированию дефектов на МФГ Si--SiO2. Облучение приводит к смещению подпороговой передаточной характеристики в сторону больших, а ТПО --- в сторону меньших отрицательных значений вдоль оси напряжения затвора (рис. 2). Это указывает на различное изменение положительного заряда около МФГ Si--SiO2: при облучении происходит увеличение, а при ТПО уменьшение величины положительного заряда. Первое в основном связано с генерацией электронно-дырочных пар [6], а второе, вероятно, с высвобождением из ловушек положительно заряженных образований (дырок или ионов водорода) (ПЗО), ответственных за положительный заряд около МФГ и генетически связанных с формированием структуры МОП транзистора. Участие ПЗО в физических реакциях около МФГ Si--SiO2 при ТПО, по-видимому, приводит к увеличению плотности ПС.
  1. Winokur P.S., Schwank J.R., Mcwhorter P.J. et al. // IEEE Trans. on Nucl. Sci. 1984. Vol. NS-31. N 6. P. 1453--1460
  2. Schwank J.R., Winokur P.S., Mcwhorter P.J. et al. // IEEE Trans. on Nucl. Sci. 1984. Vol. NS-31. N 6. P. 1434-1438
  3. Terman L.M // Sol. St. Electron. 1962. N 5. P. 285
  4. Groeseneken G., Maes H.E., Beltran N., De Keersmaecker R.F. // IEEE Trans. on Elect. Dev. 1984. Vol. ED-31. N 1. P. 42-53
  5. Sah C.T. // IEEE Trans. on Nucl. Sci. 1976. Vol. NS-23. N 6. P. 1563--1568
  6. Gwyn C.W. // J. Appl. Phys. 1969. Vol. 40. N 12. P. 4886-4892

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.