Неравновесные процессы при формировании диэлектрических слоев и влияние объемного заряда на характеристики МДП структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

На правах рукописи

Авдеев Николай Алексеевич

НЕРАВНОВЕСНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ И ВЛИЯНИЕ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МДП СТРУКТУР

Специальность - 01 04 04 - физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

□□ЗОВ162Э

Петрозаводск 2007

003061629

Работа выполнена в Петрозаводском государственном университете

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор Гуртов Валерий Алексеевич

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор Плотников Г С доктор физико-математических наук, профессор Сысун В И

Ведущая организация

Карельский государственный педагогический университет

Защита состоится «14 »_сентября_2007 года в 14-00 на заседании диссертационного совета К 212 190 01 в Петрозаводском государственном университете по адресу г Петрозаводск, Ленина 33, ауд 271

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Петрозаводского государственного университета Автореферат разослан «11 »_августа_2007

Ученый секретарь Диссертационного совета Доктор физико-математических наук

фофанов А Д

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы определяется необходимостью создания прочных и однородных диэлектрических слоев на поверхности полупроводников С практической точки зрения основная задача заключается в определении условий получения окислов, обладающих высококачественными диэлектрическими свойствами, т к главной областью применения в микроэлектронике таких диэлектриков как Та205, №>205, 8Ю2 является производство оксидно-полупроводниковых конденсаторов и электронных приборов на основе структуры металл - диэлектрик - полупроводник (МДП) В этом смысле технология анодного окисления позволяет с высокой точностью формировать толщину диэлектрического слоя, управлять электрофизическими свойствами объема и границы окисел-полупроводник Перенос вещества приводит к образованию фазы со значительными отклонениями от равновесного состояния, что является результатом появления подвижных примесных и собственных дефектов, внедренных в междоузлия или расположенных в узлах структуры Такое неравновесное состояние сохраняется достаточно длительное время и проявляется в существовании фаз с отклонением от стехиометрии, возникновении высокой концентрации заряженных дефектов и появлении электретных свойств вещества Соответственно в некристаллических анодных окислах при термообработках, облучении и полевых воздействиях, а иногда и спонтанно могут происходить структурные изменения, которые оказывают значительное влияние на стабильность и долговечность работы создаваемых электронных приборов В этом контексте актуальной задачей представляется исследование анодного окисления с точки зрения модели диффузионно-дрейфового переноса вещества, который происходит в условиях образования новой фазы Изучение кинетических параметров процесса анодного окисления дает возможность целенаправленно совершенствовать технологию формирования анодных пленок с регулируемой величиной встроенного заряда в объеме окисла и на границе с полупроводниковой подложкой

Несмотря на длительное применение структур металл-диэлектрик-полупроводник в микроэлектронике, продолжается исследование таких систем и поиск путей улучшения их характеристик В настоящее время основные усилия направлены на использование новых материалов, совершенствование методов нанесения диэлектрических пленок, получение высококачественной границы полупроводник-диэлектрик В данных направлениях интенсивно ведутся работы по созданию фотоприемных устройств в виде матриц с высокой плотностью чувствительных элементов Основой для создания многоэлементных фото прием ников в

интервале длин волн Х-2 5-3 05 мкм являются структуры металл диэлектрик полупроводник на арсениде индия Все технологические процессы на InAs необходимо производить при температуре менее 250°С, так как при более высоких температурных воздействиях происходит разрушение поверхности полупроводника Использование низкотемпературной технологии анодного окисления, позволяет получать структуры InAs с собственным окислом в качестве диэлектрика

В качестве перспективного материала для создания диэлектрического слоя МДП структур рассматривается и окисел тантала Окисел тантала используется как просветляющее покрытие в оптике, обладает высокой химической и термической стойкостью, большими значениями диэлектрической проницаемости (е =27) и удельного сопротивления (р =1012 - 1014 Ом см) Структуры Si-Ta205 применяются для создания элементов памяти больших интегральных схем (БИС), в работе которых главную роль играют процессы накопления, хранения и удаления заряда в диэлектрике

Измерение фотоэлектрических параметров анодных окислов, исследование спектра энергетических состояний в диэлектрических пленках Та205 и в собственном анодном окисле (CAO) на поверхности InAs, определение величины потенциальных барьеров на межфазных границах, изучение закономерностей накопления заряда и распределения его в диэлектрике, позволяет прогнозировать стабильность работы создаваемых фотоматриц и элементов памяти больших интегральных схем С этой же точки зрения, представляется актуальным вопрос модификации методик, направленных на увеличение информативности определения параметров переноса и распределения заряда в окисле МДП структуры

Изучение этих проблем представляет не только самостоятельный научный интерес, но имеет большое значение для совершенствования технологии выращивания диэлектрических слоев и улучшения опто-электронных характеристик фотоприемных устройств

Цель работы состоит в исследовании неравновесных процессов при формировании анодных оксидных слоев сложного состава на полупроводниках при накоплении объемного заряда как в процессе формирования анодных окислов, так и при внешних воздействиях на сформированные МДП структуры

Основные задачи исследования:

♦ Разработка методик формирования структур Si-Ta205, InAs-

CAO с анодным окислом на поверхности полупроводников и исследование влияния параметров окисления на электрофизические характеристики создаваемых МДП структур

♦ Развитие диффузионно-дрейфовой модели с подвижной границей для процесса анодного окисления и определение кинетических параметров реакции образования анодного окисла

♦ Исследование процесса накопления заряда в МДП структурах Si-Ta205-Me, InAs-CAO-Me при ультрафиолетовом фотовозбуждении

♦ Разработка методики определения характеристик неравновесных носителей (подвижность, квантовый выход) на основе измерений переходных фототоков в МДП структурах

♦ Анализ методов и выбор оптимального способа решения интегрального уравнения применительно к расчету распределения радиаци-онно-индуцированного заряда в диэлектрических слоях МДП структур

Научная новизна и состоит в том, что впервые:

♦ Исследовано влияние режимов окисления на электрофизические характеристики создаваемых МДП структур Si-Ta205 и показано, что в окисле Та2С>5 после завершения процесса анодного окисления находится значительный отрицательный заряд Nox >1013см "2

♦ Реакция анодного окисления рассмотрена с позиций диффузионно-дрейфовой модели с подвижной границей Рассчитаны кинетические параметры реакции образования окисла коэффициент диффузии D=8 10"21 м2/с, подвижность |i=3 10"19м2/В с, скорость химической реакции х=2,8 Ю"10м/с

♦ Определены пороги фотоинжекции в структурах Si-Ta205 (hv ~ ~ 2 5 эВ) и собственной фотопроводимости окисла Та205 (hv -40 эВ) Для структур InAs-CAO-Me порог собственной фотопроводимости равен hv ~ ~ 3 5 эВ, определено значение подвижности неравновесных дырок /ир = 8 Ю"10 см2/В с и квантового выхода Y(E) =8 10"2

♦ На основе решения интегральных уравнений с применением методов регуляризации получен вид распределения радиационно-индуцированного заряда в окислах МДП структур

Практическая ценность работы

♦ Разработанная методика формирования анодного окисла на поверхности полупроводников позволяет получать структуры Si-Ta205 и InAs - CAO пригодные для изготовления электронных устройств

♦ Расчет кинетических параметров реакции образования анодного окисла, согласно принятой модели диффузионно-дрейфового переноса, предоставляет возможность определять оптимальные режимы окисления поверхности полупроводников, позволяющие снизить плотность поверхностных состояний на границе окисел-полупроводник и величину встроенного в окисном слое заряда

♦ Исследование закономерностей накопления заряда в структурах Si-Ta205 - Me, InAs-CAO-Me при ультрафиолетовом облучении и распределения радиационно-индуцированного заряда в окисле МДП структур позволяет прогнозировать стабильность работы приборов на их основе

Основные положения выносимые на защиту:

♦ Методика формирования анодных окислов на поверхности полупроводников в структурах Si-Ta205 и InAs - CAO

♦ Применение диффузионно-дрейфовой модели с подвижной границей для описания процесса анодного окисления и определение влияния технологических параметров образования окисла на его электрофизические свойства

♦ Закономерности накопления заряда и его распределение в окисле при облучении структур

♦ Методика расчета подвижности и квантового выхода неравновесных носителей заряда на основе измерений переходных фототоков в МДП структурах

♦ Способ расчета распределения заряда на основе решения интегральных уравнений при послойном стравливании диэлектрика

Апробация работы: Основные результаты диссертационной работы были доложены на

II Всесоюзной научной конференции Физика окисных пленок - Петрозаводск, 1987, III Всесоюзной конференции - Петрозаводск, 1991, Международной конференция "Диэлектрики - 97", Санкт-Петербург, РГГТУ им А И Герцена, 9-й Международной конференции "Физика диэлектриков -2000", РГПУ им А И Герцена, 2000, Научных семинарах кафедры физики твердого тела ПетрГУ

Основные результаты опубликованы в виде статей и тезисов докладов конференций

По материалам диссертации опубликовано 10 работ Список основных публикаций приведен в конце автореферата

Вклад автора. Все экспериментальные исследования и теоретические расчеты проведены за период 1986 - 2007г при непосредственном участии автора, которым сформулированы и обоснованы все задачи диссертации В коллективных работах автору принадлежат изложенные в диссертации выводы и защищаемые положения

Обьем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, б глав, заключения, списка литературы Диссертация содержит 115 стр, включая 43 рисунка на 24 стр, 4 таблицы и 119 наименований библиографических ссылок на 9 стр

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемых проблем, сформулированы цели и задачи работы, ее научная новизна, практическая значимость полученных результатов, приведены научные положения, выносимые на защиту

Первая глава представляет обзор литературных данных о физико-химических механизмах образования термических и анодных окислов, механизмах переноса Рассмотрены сведения о строении, природе, возможности перемещения дефектов в окисле Представлены сведения о влиянии дефектов на энергетическую структуру окисных слоев, отмечена их определяющая роль в формировании межфазных границ и ловушек в объеме окислов кремния, тантала и арсенида индия Проведено рассмотрение полевых моделей ионного переноса и электрохимических представлений, применяемых для описания процесса формирования анодного окисла Проведен анализ тенденций развития фотопремных устройств на основе МДП структур Показано, что необходимость создания структур металл - окисел - полупроводник (МОП) с совершенной границей раздела и контролируемой величиной встроенного заряда определяется проблемами, связанными со стабильностью работы устройств микроэлектроники и увеличением чувствии-тельности элементов фотоприемных матриц Отмечены направления решения указанных проблем с помощью совершенствования методов формирования диэлектрических слоев, подбором новых материалов при создании МДП структур На основании проведенного обзора установлено, что до настоящего времени отсутствуют адекватные модельные представления, позволяющие производить теоретическое рассмотрение влияния условий формирования анодного окисла на свойства границы раздела и степень дефектности объема окисного слоя

Эти обстоятельства и обусловили постановку задач настоящей работы, направленной на изучение закономерностей формирования окислов и исследование их электрофизических свойств

Вторая глава посвящена описанию методик приготовления образцов для экспериментальных исследований, описанию измерительных установок и методик проведения исследований Предварительная очистка пластин кремния и арсенида индия проводилась химической обработкой поверхности полупроводника Поверхность пластины подвергалась обезжириванию, удалению естественного окисного слоя (для 8Ю2), промывке в перекисно-кислотном травителе и деионизованной воде Для осаждения пленки тантала на кремниевую подложку используется метод магнетронного распыления Совмещение в вакуумном объеме высокочастотного разрядника и магнетронной головки позволяет проводить очистку, травление поверхности полупроводника и осаждение металла на подложку в одном цикле Окисление планарной поверхности образца проводилось в специально сконструированной ячейке, которая дает возможность точно устанавливать величину плотности тока Определение качества границы раздела и величины встроенного заряда в окисном слое проводилось с помощью измерения вольтфарадных и вольтсименсных характеристик МДП структур Расчет плотности поверхностных состояний при обработке вольтфарадных характеристик производился с помощью дифференциального метода Термана Методика нормированной проводимости позволяет выделить вклад поверхностных состояний (ПС) на фоне заряда в окисле, определить распределение флуктуации ПС по энергиям и по глубине проникновения ПС в окисел Исследование спектральных характеристик полученных МДП структур выполнялось с помощью фотоэлектрических измерений В методе стационарной фотопроводимости исследуются фототоки от уровня 1Ф = 10"12 А С помощью монохроматора МДР-2 энергия излучения изменялась в спектральном диапазоне (1-5.4) эВ, при сохранении постоянного светового потока Пф=2 1014 см"2 сек"1 Степень структурного ра-зупорядочения окисла определяется с помощью аппроксимации длинноволнового участка спектра фототока в полулогарифмических координатах 1п1ф(М>) согласно правилу Урбаха Пороговые значения энергий инжекционных фототоков и собственной фотопроводимости измерялись методом фотозаряжения, в котором за счет интегрального накопления заряда удается снизить влияние помех токовых шумов и значительно повысить точность регистрации воздействия излучений Измерение переходных фототоков используется для определения кинетических параметров переноса неравновесных носителей Быстродействие

установки ограничено скоростью срабатывания модулятора излучения Тмод =Ю3 сек

Присутствие слоя БЮг в полученных структурах 81-Та205 контролировалось с помощью определения интенсивности линий X = 1050 -1100 см" 1 инфракрасного поглощения, соответствующих связи (БьО) в решетке БЮг Измерение ИК спектров проводилось на спектрофотометре УР-10 Распределение массовой плотности по толщине окисного слоя, шероховатость поверхности кремний окисел определялись методом рентгеновской рефрактометрии

Третья глава содержит описание технологии получения окисных пленок на поверхности полупроводников Приведены результаты тестовых исследований полученных структур 81-Та205

Важной стадией при анодном окислении пленки тантала на поверхности полупроводника в смешанном режиме является определение напряжения формирования окисла при постоянном токе, соответствующее полному преобразованию металлической пленки в окисел до границы металл-полупроводник Момент полного окисления метали-ческой пленки контролировался по достижению напряжения иф, после которого наблюдалось изменение скорости роста напряжения, соответствующее окислению кремния в ГС режиме рис 1

Рис 1 Кинетические зависимости роста напряжения U(t) в гальваностатическом режиме окисления j =lmA/cm2 1) анодное окисление структур Si-Ta, 2) анодное окисление монокристалла Si

В вольтстатическом (ВС) режиме окончание окисления пленки тантала и начало окисления кремния можно определить по отклонению зависимости l/j(t) от линейного закона Создание структур Si-Ta205 с

малыми токами утечки без образования подслоя Si02 производилось окислением тантала до напряжения, составляющего (0,75 - 0 8) от напряжения перегиба иф, дальнейшее окисление происходило в ВС режиме при 0 7511ф до появления резкого изменения зависимости l/j(t) Значения плотности тока устанавливались на уровне j = 10-50 мкА/см2

Рис 2 Кинетика спада тока в вольтстатическом режиме Окисление в ГС режиме до 100В Напряжение формирования в ВС режиме 1) иф= 100В, 2) иф= 75В

Измерение ВФХ оказалось возможным только после проведения отжига при температуре 250°С в течение 10 минут, так как сразу после окисления емкость не модулировалась вплоть до пробивных напряжений (рис 3(1)), что можно объяснить присутствием значительного заряда в окисле Та205

cm !

\

\

410-» • \

2Ю"Ю "

\3

-4 -2 0 2 4 0 S 10 12

Рис 3 Вольтфарадные характеристики для системы (р)81-Та205 1) измерение емкости сразу после окисления, 2) после отжига для ГС режима, 3) после отжига для смешанного режима (отжиг 250°С, 1=10 мин )

В результате отжига встроенный заряд, как для гальваностатического, так и смешанного режима удается снизить до значений 6 10"7 Кл/см2 и 2 10"7 Кл/см2 соответственно

Значение емкости в состоянии обогащения равняется ~ 640пФ, что совпадает с величиной емкости, измеренной до проведения операции отжига, и указывает, что заряд в окисле имеет отрицательный знак Формирование окисла Та205 только в гальваностатическом режиме (рис 3(2)) не позволяет снизить плотность состояний ниже уровня Н55 = 1013см"3 В структурах, сформированных в смешанном режиме (рис 3 (3)), плотность состояний стабилизируется на уровне Н85 =5 1012 см"3

Измерения ИК спектров, проведенные после анодного окисления в смешанном режиме пленки тантала на кремнии, показали уменьшение интенсивности линии А, = 1050 -1100 см"1 в структуре 81-Та205 относительно интенсивности поглощения той же линии для связи (81-0) естественного окисла, образовавшегося после химической обработки поверхности кремния Это является следствием травления поверхности пластины в разряде аргона и подтверждением того, что в процессе анодного окисления тантала поверхность кремниевой подложки затрагивается незначительно

С помощью измерения нормированной проводимости для анодных окислов кремния (рис 4) определены значения дисперсии распределения поверхностных состояний (ПС) по энергиям и глубина залегания ПС в диэлектрике в зависимости от режима окисления поверхности кремния (табл 1)

15

V 3

«• 10

Ь О 5 2

0

103 10* 10! 10'

Рис 4 Частотные зависимости нормированной проводимости для анодного окисла БьЗЮг 1) смешанный режим] = 5 тА/см2, 2) смешанный режим] =08 шА/см2, 3) гальваностатический режим з = 0 8 тА/см2

Табл.1 Влияние режима окисления на концентрацию и дисперсию поверхностных состояний (ПС) по энергиям и глубине залегания ПС в диэлектрике

№ образца Способ получения Режим о5(кТ/Ч) О, (А) (см"2)

1 Анодный смешанный J = 5 тА/см2 J = 0 5 тА/см2 20 24 6 24 1011

2 Анодный смешанный 0 8 тА/см2 J= 0 3 тА/см2 1 5 1 8 2 04 10"

3 Анодный гальваностатический }= 0 8 тА/см2 2 1 20 4 52 10"

Измерения, проведенные методом нормированной проводимости, позволяют выделить вклад ПС на фоне полного заряда МДП структуры В приведенных результатах просматривается влияние снижения тока формирования окисла в ГС и смешанном режиме на уменьшение величины плотности ПС, а также на снижение разупорядоченности границы раздела, которая проявляется в виде распределения флуктуаций поверхностных состояний по заглублению в окисел и по уровням энергий

Методом рентгеновской рефлектометрии обнаружено снижение величины шероховатости границы БьБЮг при уменьшении плотности тока формирования анодного окисла Такая взаимосвязь позволяет сделать вывод, что степень разупорядочения (дефектности) границы раздела БьБЮг определяется скоростью химической реакции, протекающей на поверхности полупроводника

Четвертая глава посвящена рассмотрению процесса анодного окисления с точки зрения диффузионно-дрейфовой модели переноса вещества в условиях образования новой фазы при окислении поверхности металла В этом случае модель процесса анодного окисления можно представить системой уравнений, которая отражает ряд последовательных стадий (1)-постоянный поток подвижных частиц из электролита, (2)-изменение их концентрации за счет диффузии и дрейфа внутри окисла, (З)-химическая реакция на внутренней границе окисел- металл Уравнения (4) и (5) определяют, соответственно, скорость образования (роста толщины) окисла и распределение поля в окисной пленке

j = D ^M+^e c{0,t) = const (1)

dx

dc(x, t) =D d2c(x,t) | dc(x,t)

dt dx2 dx

D c{L,t) = x c(L,t) (3)

ax:

x c(Zji) (4)

dt S n pox Na

dE _ q c(x,t)(\-y) dx £s£q

(5)

где c(3c,i> концентрация подвижных ионов, c0 - концентрация неподвижного заряда, D, ¡и, - соответственно коэффициент диффузии, подвижность ионов, а Е - напряженность электрического поля, х — константа скорости роста окисла, М0х~ молярная масса образующегося оксида, рох - плотность оксида, NA - число Авогадро, пох — валентность подвижного иона

Решение системы уравнений (1) - (5) позволяет определить кинетические закономерности роста напряжения формирования и толщины окисной пленки, получить распределение концентрации подвижных дефектов по толщине и установить величину барьера на границе металл окисел

Результаты моделирования ГС режима для анодного окисления тантала представлены на рис 5 При совпадении расчетных (сплошные линии) и экспериментальных зависимостей (точки) кинетики роста напряжения при разных плотностях тока рассчитана постоянная роста для плотности тока j=1 мА/см2, величина которой равна 14 3 /В, что совпадает с экспериментальным значением, определенным с помощью рентгеновской рефрактометрии

Для этой же плотности приведены рассчитанные кинетические параметры реакции образования окисла коэффициент диффузии D=8 10"21 м2/с, подвижность ц=3 10"19 м2/В с, скорость химической реакции х=2,8 10"'°м/с

180-, №

160- и

140120 / г 3

100 ■ 80-

60 /

40- //

20-

0 100 200 300 400 500

Рис 5 Экспериментальные и расчетные зависимости напряжения иф от времени при плотности тока 1) 0 5тА/сш2, 2) I тА/ст2, 3) ЗтА/ст2, 4) 5 тА/ст2, 5) 10 тА/ст2

В вольтстатическом режиме уменьшение тока и соответственно скорости химической реакции приводит к меньшему числу дефектов на межфазной границе -Та205, таким образом, снижается плотность поверхностных состояний, что проявляется после отжига МДП структур (250°С, в течение 10 минут) при измерении вольтфарадных характеристик

Рис 6 Рассчитанное распределение концентрации носителей по толщине окисла после перехода системы в ВС режим за интервалы времени 1)-0с, 2)-2с, 3)-10с, 4) - 300с

Распределение концентрации подвижных дефектов в смешанном режиме представлено на рис 6 За время спада тока встроенный заряд в окисле уменьшается до значений <3 = 2 10"5 Кл/см2 и толщина окисла возрастает на 25% относительно величины, достигнутой в ГС режиме

Результаты расчетов демонстрируют снижение величины встроенного заряда и плотности поверхностных состояний и, соответственно, снижение концентрации неравновесных дефектов в объеме и на границе окисел металл (полупроводник) при уменьшении тока формирования анодного окисла

В пятой главе приведены результаты исследования спектров фототока и фотозаряжения в МДП структурах на основе анодной пятиокиси тантала 81-Та205-Аи без буферного подслоя двуокиси кремния В структурах 81-Та205-Аи плотность поверхностных состояний при напряжении плоских зон стабилизируется на уровне - (1-2) 1012 см"2 Абсолютная величина фототока не зависит от направления тянущего поля и материала затвора (Аи, А1, N1) Это указывает на объемный характер фотопроводимости при энергии квантов Ьу > 4 0 эВ

Изменение заряда в диэлектрике проявляется в сдвиге ВФХ структуры 81-Та205-Аи, подвергнутой процедуре заряжения (рис 7) Приложение поля Yg = +10В, приводит к накоплению заряда в результате полевой инжекции

Рис 7 Фотозаряжение структур 81-Та205 -Аи при 293°К 1) Исходная кривая, 2) Vg = +10В (ЗООсек), 3) Иу =2 5 эВ, 4) Ьу = 3 5 эВ, 5) Ьу = 4 0 эВ, 6) Ьу = 4 7 эВ

При освещении светом выше пороговой энергии Ьу > 2 5 эВ наблюдается значительное накопление отрицательного заряда, возникающее вследствие фотоинжекции электронов из полупроводника В отсутствие подслоя накопленный заряд (С>ох = -1 1-8 4 10"7Кл/см2) полностью удаля-

ется при воздействии облучения в области собственного поглощения Та205 ¿V = 4 6 эВ, как в режиме короткого замыкания, так и при плавающем потенциале затвора В этом спектральном диапазоне структуры Бь Та205-Аи оказываются более стойкими к радиационным воздействиям

Исследованы спектральные зависимости фотопроводимости и фотозаряжения МДП структур с собственными анодными окислами на поверхности ¡пАв Определена ширина запрещенной зоны окисных пленок М> = =4 9 эВ Обнаружено для этих материалов наличие протяженных участков под краем фундаментального поглощения, связываемое с наличием локализованных состояний в аморфных пленках Высказано предположение, что во всей спектральной области фотопроводимость определяется объемом диэлектрика

Методом переходных фототоков в структурах на ГпАб проведено разделение полного фототока на сквозную составляющую и на компоненту, связанную с захватом носителей заряда в окисных слоях Исследованы условия записи и стирания зарядов при облучении сетом Продемонстрирована возможность получения информации о параметрах ловушек диэлектрика данными методом Определена величина квантового выхода в МДП структуре У(Е) =8 10"2, значение подвижности дырок Цр = 1 Ю"10 см2/В с

Исследованный эффект фотозаряжения позволяет использовать структуры 81-Та205-Аи, 1пАБ - САО - N1 в устройствах с репрограммируемой оптической записью и хранением информации, а также приборов для регистрации УФ изображений

ikW

„I-1-1-1-1-1—

О 10 20 30 40 5 0

Рис 8 Кинетика нарастания фототока в In AS - CAO - N1 при Т=77 К (Vg= -10В), 1) экспериментальная зависимость, 2) расчетная зависимость

В шестой главе приведено описание метода расчета распределения заряда по толщине диэлектрика путем нахождения решений интегрального уравнения методом регуляризации Тихонова

а"

У]ъ = / ^о) \р(х) (1 -х/с!')ск (6)

о

Проведено сравнение точности нахождения распределения плотности заряда р(х) методами определения центроида, двойного дифференцирования и решения интегрального уравнения

Величина положительного заряда у границы окисла с полупроводником <2 = 35 10"7 Кл/см2, а на внешней границе - 6л/ = 3 8 10"7 Кл/см2 В средней части диэлектрика заряд либо отсутствует, либо полностью скомпенсирован

Рис 9 Распределение относительной плотности радиационно-индуцированного заряда у(х) в МНОП структуре 1) рассчитанное по методу регуляризации Тихонова, 2) рассчитанное методом двойного дифференцирования с1ох = 30 А,

<1ц= 1000 А

В результате проведенного исследования выявлен полный вид распределения объемного заряда, индуцированного облучением потоком электронов, в диэлектрике МНОП структур Опробован новый метод обработки экспериментальных результатов с помощью нахождения решений интегрального уравнения, показаны его преимущества относительно методов определения центроида заряда и двойного дифференцирования

В заключении сформулированы основные выводы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Применена диффузионно-дрейфовая модель процесса анодного окисления с учетом перемещения фазовой границы Определены кинетические параметры ионного переноса подвижность р = 3 Ю'^м^/В с, коэффициент диффузии D = 8 10"21 м2/с, скорость химической реакции Х=2,8 Ю"10м/с Показано, что в гальваностатическом режиме у границ окисла наблюдается значительный градиент концентрации подвижных частиц В вольтстатическом режиме формирования окисла наблюдается смещение пика концентрации подвижных дефектов к границе окисел полупроводник

2 Исследовано влияние режимов окисления на электрофизические характеристики создаваемых МДП структур и показано, что в окисле Та205 после завершения процесса анодного окисления находится значительный отрицательный заряд Nox >1013см~2 Установлено, что уменьшение плотности тока формирования окисла до 2 шА/см2 снижает плотность ПС до 10псм"2, шероховатость межфазной границы окисел полупроводник до 20±2 А, скорость химической реакции до 4 Ю"10 м/с

3 Методом фотопроводимости определена ширина запрещенной зоны в анодном окисле InAs (4 9 эВ) и анодном окисле Та205 (4 6 эВ) Показан объемный характер фотопроводимости в CAO на InAs и слое Та205 Методом фотозаряжения определена пороговая энергия (hv =2 5 эВ) накопления заряда, возникающего за счет появления инжекционных токов в структуре Si-Ta205-Au Независимость спектральной характеристики от толщины, разная полярность токов фотозаряжения и тока деполяризации окисла InAs указывают на локализацию заряда у границы окисла с полупроводником

4 На основе разработанной методики анализа переходных фототоков определены подвижность дырок рр = 1 Ю"10 см2/В с и величина квантового выхода Y(E) =8 10"2в анодном окисле InAs

5 Разработана методика для расчета распределения плотности заряда по толщине окисла с помощью решения интегральных уравнений с применением методов регуляризации Распределение ра-диационно-индуцированного заряда в диэлектрическом слое МНОП структур характеризуется его локализацией у межфазных границ окисла

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1) Авдеев Н А Анализ частотной зависимости проводимости МДП структур с учетом флуктуационной и туннельной теоретических моделей /НА Авдеев, В А Гуртов, И В Климов, Р А Яковлев // Физика и техника полупроводников - 2006, том 40, вып 6 - С 711-716

2) Авдеев Н А Определение локализации радиационного заряда в диэлектриках на поверхности кремния методом решения интегральных уравнений /НА Авдеев, А И Назаров, В А Гуртов 11 Поверхность -2001г №12,-С 11-16

3) Авдеев Н А Фотопроводимость собственного анодного окисла на поверхности арсенида индия /НА Авдеев, Ю Е Гардин, В А Гуртов, С Н Кузнецов // Микроэлектроника - 1985, т 14, N5, - С 458-459

4) Авдеев Н А Численное моделирование кинетики переходных фототоков в диэлектрических слоях /НА Авдеев, Г С Сиговцев // V Международная конференция «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» - Санкт-Петербург, 2006, - с 362-363

5) Авдеев НА Исследование фотоэлектрических свойств анодного окисла на арсениде индия /НА Авдеев, Ю Е Гардин, В А Гуртов, СН Кузнецов //Тезисы докладов молодых физиков - Петрозаводский государственный университет им OB Куусинена, 1984 -С 28-29

6) Авдеев Н А Получение анодных пленок Та205 на St без буферного слоя Si02 и фотоэлектрические свойства МДП структур /НА Авдеев // Физика окисных пленок Тезисы докладов II Всесоюзной научной конференции Часть I - Петрозаводск, 1987 - С 3

7) Авдеев Н А Анодирование системы металл - полупроводник /НА Авдеев // Физика окисных пленок, тезисы докладов III Всесоюзной конференции Часть I - Петрозаводск, 1991, - с 3

8) Авдеев Н А, Восстановление пространственного распределения зарядовой плотности из толщинной зависимости эффективного заряда в МДП структурах /НА Авдеев, А И Назаров // Международная конференция "Диэлектрики - 97", тезисы докладов, том 1, - Санкт-Петербург, издательство РГПУ им А И Герцена, 1997 - С 15-16

9) Авдеев Н А , Савенков Г Ю Модель процесса анодного окисления при монополярном переносе ионов // 9-я Международная конференция "Физика диэлектриков - 2000", 17-22 09 2000, тезисы докладов, том 1, -Санкт-Петербург, издательство РГПУ им А И Герцена, 2000, - С 16-17

10) Авдеев Н А О математических моделях процессов анодного окисления /НА Авдеев, Г С Сиговцев // Труды Петрозаводского университета Прикладная математика и информатика (вып 8) - Петрозаводск, 2000 - с 57-64

Подписано в печать 09 04 07 формат 60x84 Бумага офсетная Уч -изд л 1 Тираж 100 экз Изд № 107

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Отпечатано в типографии Издательства ПетрГУ 185910, г Петрозаводск, пр Ленина, 33

Введение.

Глава 1. Окислы на поверхности полупроводников и металлов.

1.1. Физико-химические механизмы образования окислов.

1.2. Структура и энергетический спектр окислов Si, Та, InAs.

1.2.1. Строение двуокиси кремния.

1.2.2. Структура и дефекты в пятиокиси тантала.

1.2.3. Состав и структура анодного окисла InAs.

1.3. Полевые модели ионного переноса.

1.4. Неравновесные явления в электрохимической кинетике.

1.5. Поверхностные явления в работе фотоприемных устройств.

1.5.1. Основные положения физики поверхности полупроводников.

1.5.2. Применение МОП структур в фотоприемных устройствах.

1.5.3. Феноменологическое описание процессов накопления заряда в окисном слое.

1.6. Выводы по главе 1 и постановка задачи исследований.

Глава 2. Методики приготовления и исследования МОП структур.

2.1. Предварительная химическая обработка.

2.2. Магнетронное напыление металлических пленок.

2.3. Методика анодного окисления.

2.4. Метод вольтфарадных и вольтсименсных характеристик.

2.5. Метод фотопроводимости.

2.6. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия.

2.7. Инфракрасная спектроскопия.

2.8. Выводы по главе 2.

Глава 3. Формирование и свойства анодных окислов на полупроводниковых подложках

3.1. Окисление тантала на кремнии.

3.2. Исследование фольтфарадных и вольтсимеисных характеристик структур Si-Ta205-Au

3.3. Спектры инфракрасного поглощения структур Si-Ta205.

3.4. Рефлектометрические исследования окисных пленок.

3.5. Формирование анодных окислов на арсениде индия.

3.6. Выводы по главе 3.

Глава 4. Процессы ионного переноса при анодном окислении.

4.1. Ионный перенос в условиях образования новой фазы.

4.2. Гальваностатический режим окисления.

4.3.Вольтстатический режим окисления.

4.4. Выводы по главе 4.

Глава 5. Исследование фотоэлектрических свойств МДП структур.

5.1. Фотозаряжение структур Si - Та205 - Аи

5.2. Зонная структура анодного окисла арсенида индия.

5.3. Нестационарная фотопроводимость и ее связь с накоплением заряда.,.

5.4. Численное моделирование кинетики переходных токов.

5.5. Выводы по главе 5.

Глава 6. Расчет распределения заряда в окисле.

6.1. Облучение образцов.

6.2. Метод расчета распределения заряда.

6.3. Результаты и их обсуждение.

6.4. Выводы по главе 6.

Актуальность работы определяется необходимостью создания прочных и однородных диэлектрических слоев на поверхности полупроводников. С практической точки зрения основная задача заключается в определении условий получения окислов, обладающих высококачественными диэлектрическими свойствами, т.к. главной областью применения в микроэлектронике таких диэлектриков как Ta205, Nb205, SiC^ является производство оксидно-полупроводниковых и оксидно-электролитических конденсаторов.

В этом смысле технология анодного окисления позволяет с высокой точностью формировать толщину диэлектрического слоя, управлять электрофизическими свойствами объема и границы окисел-полупроводник. Отличительная особенность неравновесных процессов в таких системах связана с протеканием электрического тока, вызванного подключением внешнего источника. Перенос ионов приводит к образованию новой фазы вещества со значительными отклонениями от равновесного состояния. Неравновесное состояние является результатом появления подвижных примесных и собственных дефектов внедренных в междоузлия и встроенных в узлы структуры. Энергия связи подвижных дефектов ниже энергии атомов образующих остов структуры окисла, что на фоне разупорядоченности приводит к появлению квазинепрерывного спектра энергетических уровней внутри запрещенной зоны окисла. Такое состояние может существовать длительное время и проявляться в возникновении фаз с отклонением от стехиометрии, наличии высокой концентрации ловушечных уровней и появлении электретных свойств. Соответственно в некристаллических анодных окислах при термообработках, облучении и полевых воздействиях, а иногда и спонтанно могут происходить структурные изменения, что оказывает значительное влияние на стабильность и долговечность работы, создаваемых на основе таких диэлектриков, электронных приборов и схем. В этом контексте актуальной задачей представляется исследование процесса анодного окисления с точки зрения модели диффузионно-дрейфового переноса ионов, происходящего в условиях образования новой фазы. Изучение кинетических параметров процесса анодного окисления позволяет целенаправленно совершенствовать технологию формирования анодных пленок, регулировать зарядовое состояние в объеме и на границе окисла с полупроводниковой подложкой.

Несмотря на длительное применение структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) в микроэлектронике, продолжается исследование этих систем и поиск путей улучшения их параметров [1]. В настоящее время, основные усилия направлены на использование материалов с лучшими характеристиками [2], совершенствование методов нанесения диэлектрических пленок, получение высококачественной границы полупроводник-диэлектрик. В этих направлениях интенсивно ведутся работы по созданию фотоприемных устройств в виде матриц с высокой плотностью чувствительных элементов. Основой для создания многоэлементных фотоприемников в интервале длин волн ^=2.5-3.05 мкм являются структуры металл-диэлектрик-полупроводник на основе арсениде индия. Все технологические процессы на InAs необходимо производить при температуре менее 250°С, так как при более высоких температурных воздействиях нарушается стехиометрия поверхности полупроводника. Использование низкотемпературной технологии анодного окисления, позволяет получать структуры InAs собственным окислом в качестве диэлектрика, удовлетворяющие рабочим характеристикам фотоприемных устройств. В качестве перспективного материала для создания диэлектрического слоя МДП структур рассматриваются окислы с высокой диэлектрической проницаемостью. Такой диэлектрик должен соответствовать некоторым требованиям: быть химически стабильным в контакте с кремнием, иметь низкую концентрацию дефектов и высокий инжекционный барьер на границе окисел полупроводник. Окислы тантала обладают большими значениями диэлектрической проницаемости (е =27), высокой химической и термической стойкостью, используются в качестве просветляющего покрытия в оптике. Структуры Si-Ta205 применяются для создания элементов памяти больших интегральных схем (БИС), в работе которых главную роль играют процессы накопления, хранения и удаления заряда в диэлектрике [3].

Исследование фотоэлектрических характеристик анодных окислов Таг05 и собственного анодного окисла (САО) на поверхности InAs позволяет определить концентрацию и спектр энергетических состояний, измерить величину потенциальных барьеров на межфазных границах, изучить закономерности накопления и распределения заряда в диэлектрике [4], что позволяет прогнозировать стабильность работы, создаваемых фотоматриц и элементов памяти БИС. С этой же точки зрения представляется актуальным вопрос о модификации методик применяемых в исследованиях, что позволяет получить больше информации и увеличить точность определения параметров переноса и распределения заряда в окислах.

Изучение этих вопросов представляет не только самостоятельный научный интерес, но имеет большое значение для совершенствования технологии выращивания диэлектрических слоев и улучшения их оптоэлектронных характеристик.

Цель работы состоит в исследовании неравновесных процессов при формировании анодных оксидных слоев сложного состава на полупроводниках и накоплении объемного заряда как в процессе формирования анодных окислов, так и при внешних воздействиях на сформированные МДП структуры.

Основные задачи исследования: ♦ Разработка методик формирования структур Si-Ta205, InAs-CAO с анодным окислом на поверхности полупроводников и исследование влияния параметров окисления на характеристики создаваемых МДП структур.

Развитие диффузионно- дрейфовой модели с подвижной границей для описания процесса анодного окисления и определение кинетических параметров реакции образования анодного окисла.

Исследование процесса накопления заряда в МДП структурах Si-Ta205-Ме, InAs-CAO-Me при ультрафиолетовом фотовозбуждении.

Разработка методики определения характеристик неравновесных носителей (подвижность, квантовый выход) на основе измерений переходных фототоков в МДП структурах.

Анализ методов и выбор оптимального способа решения интегрального уравнения применительно к расчету распределения радиационно-индуцированного заряда в диэлектрических слоях МДП структур.

Научная новизна и состоит в том, что впервые:

Проводится исследование влияния режимов окисления на электрофизические характеристики создаваемых МДП структур Si-Ta205 и показано, что в окисле Та205 после завершения процесса анодного окисления находится значительный отрицательный заряд Nox>1013cm "2.

Реакция анодного окисления рассмотрена с позиций диффузионно-дрейфовой модели с подвижной границей. Рассчитаны кинетические параметры реакции образования окисла: коэффициент диффузии D= МО"16 м2/с, подвижность р. = 4.2-10"15м2/В-с, скорость химической реакции % = 2.8-Ю"10м/с.

Определены пороги фотоинжекции в структурах Si-Ta205 (hv ~ 2.5 эВ) и собственной фотопроводимости окисла Ta205 (hv ~ 4.0 эВ). Для структур InAs-CAO-Me порог собственной фотопроводимости равен hv ~ 3.5 эВ, определено значение подвижности неравновесных дырок цр = 8-10"10 см2/В-с и квантового выхода Y(E) =8-10" . На основе решения интегральных уравнений с применением методов регуляризации получен вид распределения радиационно-индуцированного заряда в окислах МДП структур.

Практическая ценность работы:

Разработанная методика формирования анодного окисла на поверхности полупроводников, позволяет получать структуры Si-Ta205 и InAs-CAO пригодные для изготовления электронных устройств.

Расчет кинетических параметров реакции образования анодного окисла, согласно принятой модели диффузионно-дрейфового переноса, предоставляет возможность определить оптимальные режимы окисления поверхности полупроводников, что позволяет снизить плотность поверхностных состояний на границе окисел-полупроводник, величину встроенного в окисном слое заряда.

Исследование закономерностей накопления заряда в структурах Si-Ta205- Me, InAs-CAO-Me при ультрафиолетовом облучении и распределения радиационно-индуцированного заряда в окисле МДП структур позволяет прогнозировать стабильность работы приборов на их основе.

Основные положения, выносимые на защиту:

Методика формирования анодных окислов на поверхности полупроводников в структурах Si-Ta205 и InAs-CAO.

Применение диффузионно-дрейфовой модели с подвижной границей для описания процесса анодного окисления и определение влияния технологических параметров образования окисла на его свойства.

Закономерности накопления заряда и его распределение в окисле при облучении структур.

Методика расчета подвижности и квантового выхода неравновесных носителей заряда на основе измерений переходных фототоков в МДП структурах.

Способ расчета распределения заряда на основе решения интегральных уравнений при послойном стравливании диэлектрика.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Применена диффузионно-дрейфовая модель процесса анодного окисления с учетом перемещения фазовой границы. Определены кинетические параметры ионного переноса: подвижность р. = 4.2-10* 15м2/В-с, коэффициент диффузии D = 1.08-10'16 м2/с, скорость химической реакции j=2.8-10"10m/c. Показано, что в гальваностатическом режиме у границ окисла наблюдается значительный градиент концентрации подвижных частиц. В вольтстатическом режиме формирования окисла наблюдается смещение пика концентрации подвижных дефектов к границе окисел полупроводник.

2. Исследовано влияние режимов окисления на электрофизические характеристики создаваемых МДП структур и показано, что в окисле Ta2Os после завершения процесса анодного окисления находится значительный отрицательный заряд Nox >1013см"2. Установлено, что уменьшение плотности тока формирования окисла до 2 шА/см снижает

II 2 плотность ПС до 10 см*, шероховатость межфазной границы окисел полупроводник до 20±2 А, скорость химической реакции до 4-10"10 м/с.

3. Методом фотопроводимости определена ширина запрещенной зоны в анодном окисле InAs (4.9 эВ) и анодном окисле Та205 (4.6 эВ). Показан объемный характер фотопроводимости в САО на InAs и слое Та205. Методом фотозаряжения определена пороговая энергия {hv =2.5 эВ) накопления заряда, возникающего за счет появления инжекционных токов в структуре Si-Ta205-Au. Независимость спектральной характеристики от толщины, разная полярность токов фотозаряжения и тока деполяризации окисла InAs указывают на локализацию заряда у границы окисла с полупроводником.

4. На основе разработанной методики анализа переходных фототоков

10 9 определены подвижность дырок = МО" см/В-с и величина

-л квантового выхода Y(E) =8-10" в анодном окисле InAs.

5. Разработана методика для расчета распределения плотности заряда по толщине окисла с помощью решения интегральных уравнений с применением методов регуляризации. Распределение радиационно-индуцированного заряда в диэлектрическом слое МНОП структур характеризуется его локализацией у межфазных границ окисла.

116

1. Sah С. -Т. Fudamentals of solid-state electronics // С. -Т. Sah. Word Scientific, 1991.-1011 p.

2. Тутов E.A. Альтернативные оксиды для кремниевых МОП структур / Е.А. Тутов, С. В. Рябцев, Е.Е. Тутов, Ф.А. Тума, Е.Н. Бормонтов // Кибернетика и высокие технологии XXI века: VII международная научно техн. конф.-Воронеж, 2006. - Т.1.- с.258-262.

3. Валиев К. А. / Проблемы создания высоконадежных многоуровневых соединений СБИС / К.А. Валиев, А.А. Орликовский, А.Г. Васильев, В.Ф. Лукачев // Микроэлектроника 1990. - т. 19 - вып. 2. - С.25 -28.

4. Сазонов С. Г. Роль компонента Bv в формировании электронной структуры соединения A"1 Bv и оксидов на их основе/С. Г. Сазонов // Новые материалы электронной техники: сб. ст.- Новосибирск, Наука, 1990. с. 49 - 61.

5. Смирнов В. И. Физико-химические основы технологии электронных средств / В. И. Смирнов Ульяновск:Ул.ГТУ, 2005. -112с.

6. Park Н. Defect Based Two-Dimensional Model of the Evolution of Dislocation Loops in Silicon during Oxidation / H. Park, K. S. Jones, M. E. Law A Point, JES, 1994. - vol.141.-N3/-p. 759.

7. Chao C. Y. A point defect model for Anodic Passiv Films / C. Y. Chao, L. F. Lin, and D. D. Macdonald // J. Electrochem. Soc. Electrochemical Science and Tecnology, 1981. Vol. 128,No.6,p. 1187.

8. Гуревич А. Г. Физика твердого тела / А. Г. Гуревич. Санкт - Петербург: изд-во Невский Диалект, -2004. -320 с.

9. Зенин Г.С. Физическая химия: часть 4. Электрохимия: текст лекций / Зенин Г.С., В. Е. Коган, Н. В. Пенкина.- Спб.: СЗТУ, -2004.- 107с.

10. Оше Е. К. Разрушительное окисление циркония: причины, способы защиты и провоцирование / Е. К. Оше, Т. Ю. Зимина, И. М. Крашенинникова, Р. Н. Оранская // Коррозия: материалы, защита. 2006. - №4. - С. 10-14.

11. Davis J. A. The migration of metal and oxygen during anodic oxide films formation / J. A. Davis, B. Domey, J,P.S. Pringl, and F. Brown, // J. Electrochem. Soc. 1965. - V. 112. - No. 7. - p.675-680.

12. Евдокимов С. В. Особенности кинетики электрохимических процессов в условиях медленной химической реакции в объеме раствора / С. В. Евдокимов // Электрохимия. -2001. том 17. - № 6. - С. 675-678.

13. Кофстад П. Отклонения от стехиометрии, диффузия и электропроводность в простых окислах металлов / П. Кофстад.-М: издательство Мир. 1975. - 388 с.

14. Jorgensen P.J. Effect of electric field on silicon oxidation / P.J. Jorgensen //J. Chem.Phys. 1962. - vol. 37. - № 8. -p 52-53.

15. Doremus R. H. Oxidation of silicon by water and diffusion in fused silica / R. H. Doremus // J. Phys. Chem. 1976. - Vol. 80. - p. 16 - 20.

16. Col 1 ins F. C. Transport processes in the thermal growth of metal and semiconductor oxide films / F. C. Col 1 ins, T. Nakayama // J. Electrochem. Soc. -1967. Vol. 114. - № 2. - p. 935 - 941.

17. Rosencher E. Study of the thermal oxidation of silicon in oxygen / E. Rosencher, A. Straboni, S. Rigo, G. A Amsel. //Appl. Phys. Lett. 1979. Vol. 34, № 4. p. 87 92.

18. Bell T, Hetherlington G, Jack К. H., Water in Witrous Silica. Part 2. Some Aspects of Hydrogen Water -Silica Equlibria / T. Bell, G. Hetherlington, К. H. Jack//Phys. Chem. Glasses. - 1962. - v.5, p. 35 -43.

19. Fratila-Apachitei, L.E. Influence of substrate microstructure on the growth of anodic oxide layers / L.E. Fratila-Apachitei et.al. // Electrochimica Acta. 2004.-Vol. 49. - Issue 7. p. 1127- 1132.

20. Бугер Р. Основы технологии кремниевых интегральных схем / Р. Бугер и Р. Донован. М.: Москва: - 1969,- С.451.

21. Дамаскин Б.Б. Электрохимия / Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цырлина Москва: - Химия: - 2001. - с.305

22. Nomura J. Formation of Silicon Oxide by the Low-Temperature Process and Its Application to Electron Devices/ J. Nomura et. al. // Electr. & Commun. in Japan, Part 2: Electronics, 1990 -Vol. 73. -Issue 7.- p.97-105.

23. Коноров П.П. Физика поверхности полупроводниковых электродов / П.П. Коноров, A.M. Яфясов. СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, - 2003. - 532 с.

24. Юнг Л. Анодные оксидные пленки / Л. Юнг // Л.: Энергия: 1967. - 232 с.

25. Davis J. A. The migration of metal and oxygen during anodic oxide films formation / J. A. Davis, B. Domey, J,P.S. Pringl, and F. Brown, // J. Electrochem. Soc. -1965. -V. 112.- No. 7. -p.675-680.

26. Дмитриев С. Г. Макроскопические ионные ловушки на границе раздела кремний окисел / С. Г. Дмитриев, Ю. В. Маркин // Физика и техника полупроводников. -1998. - том 32. - № 12. - с. 1439-1434.

27. Vermilyea D.A. Anodic oxide films // Advances in electrochemistry. Vol. 3. N.X.: Wiley Intersci., 1964. P. 211- 271.

28. Goruk W.S. Ionic and electronic currents at high fields in anodic oxide films / W.S. Goruk, L.Young, Zobel F.G.R. // Modern aspects electrochemistry. N.Y.: Plenum Press: 1966. - Vol. 4. - P. 176-250.

29. Кашкаров П.К. Образование точечных дефектов в полупроводниковых кристаллах / П.К. Кашкаров // Соровский образовательный журнал, 1999, №1, с. 105-112.

30. Одынец Л. Л. Анодные окисные пленки / Л. Л. Одынец, В.М. Орлов Л. Наука, 1990. - 200 с.

31. Шишаков Н.А. Строение и механизм образования окисных пленок на металлах / Н.А. Шишаков, В.В.Андреева, Н.К. Андрющенко М.: Изд-во АН СССР,- 1959.-195 с.

32. Fehlner F.D. Low temperature oxidation / F.D. Fehlner, N.F. Mott // Oxidation of metals. 1970. - Vol. 2, - №1. - P. 59-99.

33. Fromhold A.T. Theory of metal oxidation / A.T Fromhold. Fundamentals. Amsterdam: N.-Holland Publ. Сотр., -Vol. 1.-1976. - p. 548.

34. Кубашевский О.Д, Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов / О.Д Кубашевский, Б. М. Гопкинс. М.: Металлургия, - 1965. - 428 с.

35. Одынец JI.JI. Физика окисных пленок: учебное пособие Ч. I. / JI.JI. Одынец. Петрозаводск: Изд-во ПГУ, 1979.- 80 с.

36. Одынец JI.JI. Ионный перенос в аморфных пленках окислов переходных металлов / JI.JI. Одынец // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. - № 12.-С. 128-132.

37. Одынец JI.JI. Процессы переноса при анодном окислении тантала и ниобия/JI.JI. Одынец//Электрохимия. 1984. - Т. 20.- вып. 4. - С. 463-469.

38. Dignam M.J. Mechanism of ionic transport through oxide films / M. J. Dignam Oxide and oxide films. Vol. 1, N.Y.: Marsel Dekker Inc., - 1972. P. 80-286.

39. Салем P. Теория двойного слоя /Р. Салем.-М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.-104 с.

40. Дель'Ока С. Анодные оксидные пленки / С. Дж. Дель'Ока, Д. Л. Пулфри, Л Янг // Физика тонких пленок. Т. 6. М.: Мир, 1973. - С. 7-96.

41. Байрачный Б.И. Электрохимия вентильных металлов / Б.И. Байрачный, Ф.К. Андрющенко.- Харьков: Выша школа, 1985. 144 с.

42. Окисление металлов: Теоретические основы Т.1 / Под ред., И.С. Бернара. М.: Металлургия, 1968.- 499 с.

43. Утамурадова Ш. Б. / Трансформация энергетического спектра дефектов в Si(La) при термических обработках / Ш. Б. Утамурадова и др. // V Международная конференция «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» Санкт-Петербург, 2006. - с. 360-361.

44. Мюллер Р.Л. Химия твердого тела и стеклообразное состояние / Р.Л. Мюллер //Химия твердого тела Л.: Изд-во ЛГУ, 1965. - С. 9-63.

45. Мюллер P.JI. Химические особенности полимерных стеклообразующих веществ и природа стеклообразования / P.J1. Мюллер // Стеклообразное состояние. M.;J1.: Изд-во АН СССР, 1960, - С. 61-71.

46. Perriere J. Mechanism de transport ionique durant la croissance anodique de films d'oxyse sur des metaux et semiconducteurs / J. Perriere, J Siejka // J. Micros. Spec trosc. Electron. 1980. - Vol. 5.- N 4. P. 463-474.

47. Sugano T. Physical and chemical properties of Si Si02 transition region / T. Sugano // Surf. Sci. 1980. - Vol. 98. - N. 1 - p.3-9.

48. Sugano T. Morphology of Si Si02 interface / T. Sugano, J. Chen, T. Hamano //Surf. Sci. - 1980.-Vol. 98,-NI - p. 13-18.

49. Grunthaner F. Local atomic and electronic structure of oxide-GaAs and Si02-Si interfacer using high resolution XPS / F. Grunthaner, P. Grunthaner, R. Vasquer e.a. //J. Vacuum Sci. Technol. -1979. Vol. 16. -№5.-p. 39 -46.

50. Grunthaner F. High resolution X-ray photoelectron spectroscopy as a probe of local atomic structure: Application to amorphous Si02 and Si Si02 iterfase / F. Grunthaner, P. Grunthaner, R. Vasquer//Phus. Rev. Lett.- 1979.- Vol. 43.- p. 4-9.

51. Aspnes D. Thee ten J. Optical properties of the interface between Si and its thermally grown oxide / D. Aspnes //Phys. Rev. Lett. -1979. -Vol. 43.- p. 14-21.

52. Derrun J. Si02 ultrathin films growith kinetics investigated by surface techniques / J. Derrun, I. Commandre //Surf. Sci. -1982.- Vol. 118. № 1. -p. 2 - 7.

53. Jackman T. (100) and (110) interface studies by MeV ion backscattering / T. Jackman, J. MacDonald, L. Feldman e.a//Surf. Sci.-1980.-Vol. 100.-№ 1.- p.8-14.

54. Johannessen J. Auger analysis of the Si02 Si interface / J. Johannessen, W. Spicer, J. Strausser//J. Appl. Phys.-1976. -Vol. 47.- № 7.- p. 38 -43.

55. Силинь A.P. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном Si02/A.P. Силинь, А.Н. Трухин.-Рига, -1985.- с. 156.

56. Lucovsky G. Spectroscopic evidence for valence-alternation pair defect states in vitreous Si02 /G. Lucovsky//Phil. Mag. B. -1979. -Vol. 39. N 6.- p. 12-19.

57. Greaves G. Intrinsic and modified defect states in silica / G. Greaves //J. Non-Cryst. Sol. 1979. - Vol. 32, - № 1. - p. 23 -27.

58. O'Reilly E. Theory of defects in vitreous silicon dioxide / E. O'Reilly, J. Robertson // Phys. rev. В.- 1983. -Vol. 27.- № 6. p. 54 -61.

59. Silin A.R. High temperature intrinsic defects in fused silica / A.R. Silin, P.J. Bray //J. Non-Cryst. Solids. -1984. -Vol. 64. № 1. - p. 72 - 79.

60. Robertson J. Intrinsic defects and hydroxid groups in a-Si02 / J. Robertson //J. Phys. C: Solid State Phys. -1984. Vol.17. - № 7. p. 37 -43.

61. Edwards A. Theory of the peroxide-radical defect in a-Si02 / A. Edwards, W. Fowler //Phys. Rev. B. -1982, -Vol. 26. № 2. p.

62. I.enahan P. Paramagnetic trivalent silicon centers in gamma irradiated metal -oxide silicon structures/I.enahan P., Dressendorfer P./Appl. Phys. Lett. 1984.-Vol. 44.- № 1.- pi 123-1131.

63. Mott N. Mechanisms for the oxidation of silicon and the formation of charged defects // Proc. Roy. Soc. Ac., 1981, Vol. 376, N 1765.

64. Deal В. E. Current understanding of charges in the thermally oxidized silicon structure//J. Electrochem. Soc. 1974. Vol. 121, И 6.

65. Revesz A. G. The defect structure of vitreous Si02 films on silicon. / A. G. Revesz //Phys. Stat. Sol. (a). 1980. Vol. 57, № 2.

66. Silin A.R. High temperature intrinsic defects in fused silica / A.R. Silin, P. J. Bray //J. Non-Cryst. Solids. 1984. - Vol. 64. - № 12. - p. 112-120.

67. Griscom D. Fundamental defect centers in glass: Si hyperfine structure of the nonbridging oxygen hole center and peroxy radical in a-Si02 / D. Griscom, E. Friebele //Phys. Rev. B. 1981. - Vol. 24. - №8.- p. 72- 79.

68. Robertson J. Defect mechanisms in a-Si02 / J. Robertson //Phyl. Mag. B. -1985,- Vol. 52. .-№3. p. 71-78.

69. Friebele E. Fundamental defect centers in glass: the peroxy radical in irradiated, high-purity, fused silica / E. Friebele, D. Griscom, M. Shapelbrock e. a. //Phys. Rev. Lett. -1979. -Vol. 42.- № 2 p. 10 - 17.

70. Johnson N. Optical spectroscopy of the trivalent silicon defect at the Si Si02 interface/N. Johnson, W. Jackson, M. Moyer//Phys. Rev B.-1985.-Vol. 31. № 2.

71. Saglam M. Influences of thermal annealing, the electrolyte pH, and current density on the interface state density distribution of anodic MOS structures / M. Saglam et. al. // Applied Physics A. 1997.- Vol. 65.- Issue 1. - p.33

72. Антонова И. В. Стабилизация заряда на границе со скрытым диэлектриком структур кремний на изоляторе / И. В. Антонова // Физика и техника полупроводников 2005. -том. 39. - вып. 10,- с. 1195-1199.

73. Гриценко В. А. Численное моделирование собственных дефектов в Si02 и Si3N4 / В. А. Гриценко, Ю.Н. Новиков, А. В. Шапошников, Ю. Н. Мороков // Физика и техника полупроводников.- 2001.- т.35.- вып. 9.- с. 1041-1049.

74. Revesz A. G. The role of hydrogen in Si02 films on silicon / A. G. Revesz // J.EIectrochem. Soc. 1979. -Vol. 126.- № l.-p. 43-51.

75. Borisenko V. E. RBS Study of Transient and Anodic Oxidation of Tantalum films/V. E.Borisenko, V.P. Parkhutik//Physica State Solid (a) 1980.-V.93. -p. 123.

76. Методы анализа поверхности: под.ред. А. Зандерны. -Изд-во Мир.- 571 с.

77. Smyth D. М. Shirn G. A., Tripp Т. В. //Journal Electrochemical Society -1964.- V.lll,c. 1331 1338.

78. Комлев A. E. Влияние переходного слоя на электретные свойства тонкой пленки оксида тантала, синтезированной на металле / А. Е. Комлев, М. Ф. Панов, В. И. Шаповалов // Материалы III всероссийской конференции.- 2006.- Воронеж: Научная книга, с. 746-359.

79. Алешина JI. А. Ближний порядок в аморфных окисных пленках тантала и ниобия / Л. А. Алешина, В. П. Малиненко, Н. М. Фирова, А. Д. Фофанов // Петрозаводск: 1977. -33с. Деп. В ВИНИТИ 6.04.77 №1577.

80. Васько А. Т. Электрохимия тугоплавких металлов / А. Т. Васько, С.К Ковач., К.: Техника, 1983 160 с.

81. Губский A. JI. О возможностях исследования электронного строения и химической связи в аморфных оксидах кластерными методами / АЛ.

82. Губский, А. П. Ковтун, С. Д. Ханин // Тезисы докладов 2-й Всесоюзной конференции Петрозаводск: ПТУ, 1987,- с.56.

83. L.A. Aleshina. The short-range order of anodic amorphous oxide films of Та and Nb / L.A. Aleshina, V.P.Malinenko, A.D. Phouphanov, N.M. Jakovleva // J. Non-Cryst. Solids. 1986. - V. 87. - P. 350 -360.

84. Зудов А.И. Электретный эффект и электрическая релаксация в твердых телах / А.И. Зудов, С.И. Наймушина. М.; изд. МИЭМ, 1988. - С.92-98.

85. Thomas Т.Н. UV-stimulated Photocurrent Spectroscopy trapping kinetics of 2.1 ev trap in anodic Ta205 / Т.Н. Thomas // J Applay Physics 1974. - v.45. - №2. p. 34-39.

86. Аржеухова H. Б. Фотопроводимость конденсаторных структур на основе анодных окислов тантала и ниобия / Н. Б. Аржеухова и др // Анодные окисные пленки. Петрозаводск, 1978 - с.80-89.

87. Войцеховский В. Фотоэлектрические МДП структуры из узкозонных полупроводников / Войцеховский В., Давыдов В. Томск: Радио: 1990, 327 с.

88. Курышев Г.Л. Электронные свойства структур металл диэлектрик полупроводник на основе InAs /Г.Л. Курышев А. П., Ковчавцев, Н. А. Валишева //Физика и техника полупроводников.-2001,-т.35, -в.9- 1111-1119 с.

89. Дроздов В. И. Влияние состава переходного слоя на свойства границы раздела InSb-Si02 / В. И. Дроздов и др. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1983. - №7. - с.92-96.

90. Гуртов В. А. Кинетические закономерности анодного окисления арсенида индия / Гуртов В. А. и др.//Электрохимия.- 1985.-т.21.-вып.5, с.613-617.

91. Гюнтершульце А. Электролитические конденсаторы / А. Гюнтершульце, Г. Бетц М.: Оборонгиз, -1938. -200 с.

92. Cabrera N., Mott N.F. Theory of oxidation of metals / Cabrera N., Mott N.F. Rep. Progr. Phys. -1948. -Vol. 12. P. 163-184.

93. Красников Г. Я. Физико-технологические основы обеспечения качества СБИС / Г. Я. Красников, Н. А. Зайцев. М.: Микрон-принт, 1999,- 482 с

94. Doremus R. H. Oxidation of silicon by water and diffusion in fused silica /R. H. Doremus //J. Phys. Chem. -1976. -Vol. 80, p. 16.

95. Schwartz G. S, An anodic process for forming planar interconnection metallization for multilevel LSI / R. H. Schwartz, V. Platter// J. Electrochem. Soc. 1975. v. 122.-№11.-p. 1508-1516/

96. Агеев E. П. Неравновесная термодинамика в вопросах и ответах / Е. П. Агеев изд. 2е, испр. и доп. - М.: МЦНМО.- 2005. - 160 с.

97. Байрамов В. М. Основы электрохимии / В. М. Байрамов. М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 327 с.

98. Денисов Е. Т. Химическая кинетика / Е. Т. Денисов, О. М. Саркисов, Г. И. Лихтенштейн.- М.: Химия, 2000. 255 с.

99. Звягин И.П. Кинетические явления в неупорядоченных полупроводниках / И.П. Звягин М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1984. - 192 с.

100. Stefanovich G. В. Anodic oxidation of vanadium and properties of vanadium oxide films / G В Stefanovich // J.Phys. Condens. Matter.- 2004,-16,-p. 4013-4024.

101. Пригожин И. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур / И. Пригожин, Д. М. Кондепуди: Мир, 2002. -217 с.

102. Ньюмен Дж. Электрохимические системы // Москва, Мир, 1977, с. 463.

103. Гуртов В.А. Твердотельная электроника: учеб. пособие / В.А. Гуртов 2-е издание, Москва: Техносфера, 2005.- 408 с.

104. Барабан А.П. Электроника слоев Si02 на кремнии / Барабан А.П. Булавинов В. В., Коноров П. П.- Л: Издательство ЛГУ, 1988. 304 с.

105. Дмитриев Е. Разработка элементной базы фотоприемных устройств отображения видеоинформации / Е. Дмитриев // Электроника: наука, технология, бизнес. 2005.- №2.- с. 74 - 79.

106. Ковтонюк Н.Ф. Чувствительность структур диэлектрик полупроводник к нестационарным световым потокам / Н.Ф. Ковтонюк и др. // Физика и техника полупроводников. - 2005. -т. 39,- в. 1.- с. 1336-1339.

107. Войцеховский А. В. Фотоэлектрические МДП структуры из узкозонных полупроводников / А. В. Войцеховский, В.Н. Давыдов. Томск: Радио и связь, 1990.-327 с.

108. Гуртов В. А. Оптоэлектроника и волоконная оптика / В. А. Гуртов Петрозаводск: Изд-во, Петр. ГУ, 2007.- 243 с.

109. Wetzig Klaus, Metal Based Thin Films / Klaus Wetzig, 2003.- 378 p.

110. Быстров Ю.А. Особенности переноса распыленных атомов при нанесении распыленных пленок Та205 на подложки сложной пространственной конфигурации / Ю. А. Быстров и др. // Письма в ЖТФ. -2002. том 28. - вып. 5.-С. 5-11.

111. Зи С. Физика полупроводниковых приборов/ Пер. с англ. В.А. Нернеля и В.В.Ракитина; под ред. Р.А.Суриса М.: Мир. - 1973. - 655 с.

112. Рожков В.А. Методики измерения фотоэлектрических характеристик и параметров МДП структур и элементов интегральных схем / В. А. Рожков и др.// Труды IX Межд. научн.-техн. конференции.- Ульяновск, 2004. с.85-89.

113. Кирьяшкина З.И. Фотопроводящие пленки (типа CdS) // 3. И Кирьяшкина и др. Изд-во Сарат. Ун-та, 1979. - 192 с.

114. Роуз А. Основы теории фотопроводимости/А. Роуз. М: Мир, 1966 -186 с.

115. Кашкаров П. К. Электронные процессы на поверхности полупроводников / П.К. Кашкаров и др. Новосибирск: Наука, 1974.- 191 с.

116. Петраков А.П. Рентгеновские методы дифракции, рефлектометрии и фазового контраста в исследовании приповерхностных слоев./ А.П. Петраков дисс. на соискание уч. ст. доктора, физ.-мат. наук. Сыктывкар, 2005. - 317с.

117. В. А. Скрышевский Инфракрасная спектроскопия полупроводниковых структур /В. А. Скрышевский, В. П. Толстой. Киев: Изд. Лыбидь, 1991.-205 с. 118 Фридман А. Уравнения с частными производными параболического типа / А. Фридман. М.: Мир, 1968. -334.

118. Сысун В. И. Математическое моделирование объектов физической электроники: учебное пособие / В. И. Сысун Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 1999.- 112 с.