Исследование процессов накопления и растекания зарядов в приборах типа металл-диэлектрик-полупроводник тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГЗ од

} [!!0пи{!1ьстерств0 высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Ашам-урашов Атабек Эгажбердиевич

УДК 621.315.592

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НАКОПЛЕНИЯ И РАСТЕКАНИЯ ЗАРЯДОВ В ПРИБОРАХ ТИПА МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК

01.04.10 — физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ТАШКЕНТ - 1993 г.

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников и диэлектриков физического факультета ТашГУ и бетат-ронной лаборатории НИИПФ ТашГУ.

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор С. 3. Зайнабидинов, кандидат физико-математических наук, доцент X. С. Далиев

Официальные доктор физико-математических наук, оппоненты: проф., чл. корр. АН Республики Узбекистан А. Т. Мамадалиев,

кандидат физико-математических наук, доцент X. Арипов Ведущая организация: ПО „Фотон", г. Ташкент

Защита состоится „__"__ 1993 г.

в „_" часов на заседании специализированного ученого совета ДК по присуждению ученой степени доктора физико-математических наук при Ташкентском государственном университете по адресу:

700095 г. Ташкент, ВУЗ-городок, ТашГУ физический факультет, ауд._

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ташкентского государственного университета. Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя секретаря специализированного совета.

Автореферат разослан „___" _199 г.

Ученый секретарь специализированного совета, д. ф.-м. н.:

Катулевский Ю. А.

' .з

- 0Б1АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

, Актуальность ;темы. Одной из важных проблем настоящего этапа развития полупроводниковой микроэлектроники и , приборостроения является повышение калежности,срока. слугбы и. воспроизводимости электрических параметров полупроводниковых приборов. В полупроводниковой микроэлектронике базовым элементом являются структуры металл-диэлектрик-полупроводник: -В силу своих уникальных свойств кремниевые КДП-структурн на-, ходят все более широкое принвнекиэ в производстве интегральных схем. Разработка методов повышения их эффективности,на- / дежности, термической и радиационной стойкости параметров'ИЗ представляет научный интерес и является вашой народно-хозяйственной задачей.-.. - ■ ^ Известно,что характер и степень воздействия различных излучений на полупроводниковые материалы и приборы на ия основе зависит от большого числа Физико-технологических Факторов. Но до сих пор не имеется единого подхода , механизма . позволяющего описать все имеющиеся к настоящему моменту результаты экспериментальных исследования процессов происходящих в диэлэктрическом слое и на границе раздела диэлектрик-полупроводник МДП-приборов, при внешних воздействиях.

В связи с этим представляется актуальным проведение экспериментальных исследований особенностей процессов происходящих в МДП-приборах при внепкта воздействиях.

целью настоящей работы является исследование Физических.::.

процессов »происходящих в МНОГТ-структурах и МОП-транзисторах

подвергнутых . внешним воздействиям. Изучение влияния

„ 60 ■

высокоэнергетического тормозного г-из лучения и ^-квантов Со • на пороговые „выходные и передаточные характеристики этта..-; приборов с помощью методов высокочастотных вольтФарадннх <ВЧ . : ВФХ) и вольтамперных (ВАХ> характеристик. Исследование влияния -термических и термополевых обработок на различные-, ^параметры МНОП-структур и МОП-транэисторов-

. Основные положения выносимые , на защиту - Рузультаты исследования влияния высокоэнергетическага :•

' . 4

тормозного r-излучения на. напряжение плоских зон С Vpg> .пороговое напряжение <УТ>, ВЧ ВФХ ННОП-структур и пороговое напряжение, токовые характеристики МОП-тракзисторов.СмещбНие, при этом влиянии.V^-,в сторону больших отрицательных значений : с ростом переноса энергии излучения,что связывается с образованием положительного заряда в окиснои слое.

- Результаты исследования влияния высокоэнергетического.. тормозного r-издучения на плотность поверхностных состояния <ППО Н^ границы раздела Si-SiO^ и эффективную подвижность носите лея заряда в инвертированном канале ^эф®* МОП-транзистора. Увеличение, при этомД^ связанное с разрывом напряженных валентных связал между атомами на границе раздела Si-S102 и уменьшение Рэфф в 4-5 раза.

- Результаты сравнения влияния высокоэнергетического тормозного j—излучения и у-квантов Go® на различные параметры ННОП-структур й МОП-транзисторов-Большее изменение Vj и Hgs при облучении гамма-квантами Со®,чем при облучении высокоэнергетическим тормозным ^-излучением, что связано с различием количества эле ктронно-дярочны х пар .генерированных излучением ' и избежавших рекомбинации^ также с различной величинои граничного лозового оОогаоения.

- Механизм и кинетика восстановлении параметров при изохронном и изотермическом отжиге ИНШ-структур и МОП-транзисторов. облученных высокоэнергетическим тормозным у-излучением.

- Механизм накопления и растекание зарядог- в МДП-прибо-борах при облучении высокоэнергетичаским тормозным гамма-излучением и низкотемпературном отжиге.

Научная новизна

- Впервые исследовано влияние выссжоэнаргетического тормозного излучения на V^g. Vy Hss МНОП-струкТур и на Vp токовые хараюгержггики^М0П-транзисторов-Установ,,9но. что с ростом переноса энергии излучения 4j смешается в сторону больших отрицательных значений и увеличивается К^-Этот эффект связывается с образованием положительного заряда в окисном слое . и разрывом имеющихся на гранте раздела Si-SlÇ^. напряженных валентных связей между атомами.

- Исследовано влияние внсокоэнергетического торомознаго : r-излучения на эффективную подвижность носителей заряда в ин-г ввртированном канале- МОП-транзиторовЛоказано,что эффективная подвижность носителей заряда в инвертированном канале при облучении уменьшается в 4-5 раза.- Исследовано влияние внсокоэнергетического тормозного г- .

излучения и r-квантов Со60 на различные параметрит КНОП-структур и ЙОП-транзиптсров.Обнаружено .что облучение г--квантами Со60привадит к большему изменению Vj и HgS по.« сравнению с влиянием внсокоэнергетического тормозного г-излу- / ченияДаблюдаемое явление связывается с различием количества-. электронно-дырочных пархенерированных излучением в оккснбм_-слое и. избежавших ре комбинации^ также различной величиной граничного дозозого оЗогащения. -

- Экспериментально исследовано влияние низко.емператур-г наго изохронного и изотермического отжигов и ТТТО на характе-: ристики и параметры КНОП-структур и ЙОП-транзисторов-Устаноэ-лено.что термообработки облученных высокознэргетическим тормозным r-излучением МНОП-структур при 2Э3°С в течение 30 минут возвращают в исходное состояние - Vy и термообработки об- лученных МОП-транзисторов при 3QD°C в течение 3D минут приво-.

дят к уменьшению ППС на I - Ь5 порядка по ширине запрещенной, зош кремния, а также ТПО необлученных КШ-тпанзисторов при 300° С и Vg" 10 В приводит к уменьшению на ID-I5 a 4j.

Практическая ценность работы

- Особенности характеристик МОП-транзисторов и МНОП-етруктур при высокоэнергетическом тормозном J'-об лучении, которые могут быть использованы при создании МДП-приборов.

- Температурные режимы отжига .определенные в работе .при .. которых характеристики и параметры МОП-транзисторов и МНОП-структур, облученных высокоэнергетическим тормозным у-излу- . чвнием возвращаются в исходное состояние .которые могут быть использованы при оптимизации технологических режимов в производстве интегральных схем на основе МДП-структур.

- Температурные гранины^становленные в работе .в преде-,

- лах которых характеристики и параметры МОП-транзисторов являются сгабильнымщвозможные для использования при эксплуатации ■

- — 6 "Этаких приборов в различной аппаратуре.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на: П Республиканской конференции молодых Фиэикоь (Ташкент. 1988 г->; Всесоюзном научном семинаре "Многослойные структуоы на основе узкозонных полупроводников" <НукусД990 г.>; Научно-технической конференции "Перспективные материалы твердотельной злектроники-Твердотельные преобразователи в автоматике и робо- | тотехнике" (Минск.октяЗрь 1990 Г->;Ш Всесоюзной научной конференции "Физика окисных пленок" < Петрозаводск, апрель . 1991 г.); Всесоюзной научной конференции "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов" С Киши- ■ невДЭ91 гО.

- Публикации

По результатам исследований опубликовано П) научных работ. ' -Структура и объем "диссертации

■.: - Диссертация состоит из введения,четырех глав, заключения с основными выводами и списка цитированной литературы из П2 . найменований-Она содержит 126 страниц машинописного тексте и 39 риоуяков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении дается обща-? характеристика работы .включая .: актуальность темы, цель работы, научную новизнулршстичскую" данность работылривздеш основные положения выносимые на защиту.

Первая глава является обэорной-В ней освещены Физические механизмы воздействий ионизирующего излучения, термообработок и тврмополешх обработок на свойства ЩЩ-приОоров.Лается обзор , работ посвященных исследованию влияния гамма-квантов от. источника Со®0.рентгеновских лучей »термообработок а таюга ■термополевых обработок, на., приборы типа металл-диэлектрик-,-.-водупроводнгас." -

Анализ литературных данных показывает,что основными эффектами вызывающими изменения параметров МДП-приборов при облучен™ язляются образование объемного заряда в слое диэлектрика и увеличение плотности поверхностных состояний на границе раздела диэлектрик-полупроводник.А такте влияние отжига-на эти приборы приводит к растеканию, индуцированого излучением,объемного заряда и воостановлению параметров прибора-Изменения характеристик и параметров МДП-приборов.в не-, которой степени,зависит от типа и энергии излучения.В связи . с этим было интересно отметить,что практически нет работ по -исследованию ьлияния высокознэргетичэского тормозного излучения на параметры и характеристики МДП-приборов.В работах/ , по исследованию откига,облученных прибороз нет однозначного

подхода к объяснению -процессов происходящих не границе - раздела диэлектрик - полупроводник.

Во второй главе списаны методики исследований и установ- . ка для измерения высокочастотных вольтФарадных [ 2] и токовых характеристик МЛП-приборов.Призодятся дозиметрия высокоэнергетического тормозного излучения и основные требования к объектам исследования.

Указаны параметры исходных образцов , режимы облучения и условия отжига.При облучении зысокоэнергетическим тормозным излучением максимальная энергия гамма-квантов в тормозном спектре составляла 30 НэВ и плотность потока энергии излуче-

п

ния в месте расположения образцов составляла 0.195 Вт/см".

60

При облучении гамма-квантами от источника Со плотность потока энергии в месте расположения образца составляла 0-12 Вт/см2.

Объектами исследования служили р-канальные транзисторы с подложкой кз кремния КЗФ-75 с ориентацией <юо> и подза- . творным окислом термически Формированным при П50°С в потоке сухого кислорода с небольшой <3^> добавкой газообразного хлористого водорода.А также МНОП-структуры изготовленные по стандартной технологии с подложкой из кремния КЭФ-15 с ориентацией <1Су>.толщиной окисного слоя 1100 А- выращенного в атмосфере "сухого" кислорода при 900°С и нитридного слоя 4Ш А с. .

В третьей главе приведены результаты экспериментальных";

исследовании. влияния высокоэнврге тичвского тормозного гамма-

60

излучения и гаыка-квантов Со на свойства ННОП-структур и ЙОП-транзисторов-

• Облучение структур производилось потоком у-кванточ Соь0~ с мощностью экспозиционной дозы в месте расположения образца • • ЗЭО р/с, что соответсвовало плотное я потока энергии квантов 0.12 Вт/см2- Диапазон переносов энергии излучения составлял I - Ю4 Дс/см2. "

вменения параметров МНОП-структур исследовались методом - высокочастотных вольтемксстных характеристикЛри облучении вы-сокоэнзргетиче ским тормозным гамма-излучением с увеличением , величины переноса энергии излучения наблюдается сдвиг с-У-характеритики с- незначительным измене нивы крутизны кривых-Из этих С-У-измарений определялись напряжение плоских зон и , пороговое напряжением также поведение этих параметров при облучении тормозным излучением и гамма-квантами от источника Со60.

-Результаты измерений показали,что облучение структур у-квантами Со®"',хотя оно было при сравнительно одинаковом значении переноса энергии излучения как и при облучении тормозным излучением, приводит к большим изменениям Уу и Урд Три этом качественное поведение этих параметров не отличается <рис . Пороговое напряжение и напряжение плоских зон с увеличением переноса энергии излучения монотонно возрастай^ по абсолютной величине.

Для исследования влияния высокоэнэргетического тормозного :

ЯП

излучения и гамма-квантов Со на . свойства КОЛ-транзисточов проводились измерения их выходных и передаточных ВАХ,а также ' порогового напряжения.С помощь» ВАХ КОП транзистора изучалось-поведение Эффективной подвижности носителей заряда ,в инверсионном канал4.Из результатов измерений видно,что ток стока с увеличением переноса энергии излучения падаотдорого--вое напряжение монотонно увеличивается з сторону больших отри. нательных-. значений-ЭФФективная подвижность носителэй в инверсионном канале также монотонно уменьшается с увеличением .- переноса энергии излучения.

щ

'Уел. В

'з- 2

Ля/Ы2

Рис Зависимость порогового напряжения и напряжения плоских „ зон ШОП-структур от пэоэноса эк-зргии излучения при

СП "

облучении г-кзантами Со (кривые I и 3) и высокоэнэргати-ческим ториозким г-излучениэм (кривые 2 и 4). . "

/4 12 Ш

£ &

к г

. 10'

•10**

10Ч йХ/СГА2

Рис2. Зависимость порогового напряжения МОП-тракзистора

от переноса энергии для образцов облученных высокоэнзсге-

60

тичаским тормозным у-излучакием - I и ^-квантами Со - 2-

10 дп

Облучение г'-квантами Со приводит к большему изменению порогового напряжения и ППС границы раздела Б^БЮ^ по сравнению с влиянием внсокоэнергетического тормозного у-иалучения <рис 2).

Экспериментальные результаты интерпретируются с помощь»,, модели генерации электронно-дырочных пар [31 .Под влиянием из-, лучэния как в нитриде.,так и в окисле происходит генерация электронов и дырок. При этом из-за различия в коэффициентах диффузии з начальный момент диффузионные потоки электронов и дырок не уравновешивает друг друга и так как > это . приводит к преимущественному захвату дырок, на глубокие уровни*' в диэлектрическом слое и образованию объемного положительного заряда.Это призодит к наблюдаемому изменению порогового на-прякения - и напрячанкя плоских зон в МНОП-структурЗ и МОП- о транзисторе.В МОП-транзисторе это приводит также к смещению ■ выходной ВАХ.Укэньшение подвижности дырок в индуцированном канале вызвано возникновением на границе раздела окисел-крем-, ния рассеивающих центров-Умэньиение зФФэктизноя подвижности, носителей з канале является причиной наблюдаемого уменьшения крутизны передаточной характеристики МОП - транзитораЛокаль-ный уровень Ер-С.18 эЗ, наблюдаемый на энергетическом спектре поверхностных.состояний границы раздела 31-3102 МОП-транзистора может быть связан с разрывом напряженных связей 31-0. С увеличением переноса энергии возрастает плотность наблюдав—-мых уровней, которая должна достигнуть насыщения при определенных значениях пврэноса.Как показывают результаты <рис.3>. при переноса энергии излучения Р= 7.5 Ю3 Дж/см2 энергетический спектр ПС становится почти равномерным по всему исследованному диапазону энергий запрещенной зоны .Как известно [ 4 "Ьэкеогвтич-эский урсэень дефекта с изменением своего геометрического положения относительно границы раздела окисел-крекиий меняется,что проявляется в непрерывности энергетического спектра ПСЛозтому "наблюдаемое выравнивание спектра .при больших.: . Г связано с достижением насыщения плотности уровня Е^-ОЗВ эВ на границе и. постепенный увеличением плотности этих уровней по глубине от Гранины раздела 31-3102- . . ■

. Процессы, происходящие в облучаемой структуре опредалякгЕСЯ

как э4фактом Комптона .так и фотоэффектом и образованием пар.При

этом сечения эффекта Комптона .фотоэффекта и образования пар

-различны для квантов с различной энергией и имеют соответственно!

значения 8-56 10_24см2/атомД58 Ю-2*см2/атом,коль для квантов

с энергией 0.01 МэВ и 3-03 Ю-25 см2/атом,ноль и 729 10~25 2

см /атом с энергией 30 МэВ. Кроме того для квантов с высокой энергией < больше 10 МэВ ) в случав облучения об-: раздав с размерами порядка I мкм на соблюдается условие электронного равнозесия [5]. которое является одним из : важных условий при поглощении энергии излучения. В связи с этим при облучении КНЭП - структур гамма - квантами от ..

ЯП

источника Со и высскоэкергс х-ическлм тормозным излучением с одинаковым значением переноса энергии излучения величина погло-цэнной дозы в диэлектрическом слое и на границе раздела диэлек-трик-полупроьодник различна-Это приводит к разному числу избегавши): рекомбинации электрон; о-дырочных пар .генерированных. излучением и соответственно к разному сдвигу зависимостей :-, параметров структуры от переноса энергии излучения при . облучении гамма-квантами от источника Со50 и высокоэнергетическим тормозным гамма-излучением.

В четвертой глазе приводятся результаты исследования . низкотемпературного . отжига и термополевых обработок МНОП-структур и ИОП-транзистороз. При этих исследованиях откиг образцов прозодился в диапазона 50-700° С-

Отжиг облученных образцов приводит к восстановлению их параметров.. При этом некоторые параметры ШП-транзистора ведут. . себя немокотонно.С увеличением температуры отжига до 150-17СрС пологость Форш подпороговой передаточной характеристики и соответственно плотность ПС в середине исследованного диапазона энергий запрещенной зоны увеличивается и дальнейшее увеличение температуры отжига ..„трансформирует Форму подпороговой передаточной ВАХ в белее крутую и приводит к уменьшению плотности ПС и она возвращается в исходное состояние при 350-360°С. .

Фиксированный заряд О^.в диэлектрическом слое в диапазоне температур 50-210° С уменьшается медленно , а при дальнейшем , увеличении температуры уменьшается резко и достигает ис-" ходной величины при 360-370° С- -

13 10

^эВ'1

г-

л

10

•г -

п 70

10

Л.

РИС- 3

4_

0,1 0,2 0,3 0,4 • 0,5 Ес,зЯ Энергетические спектры ПС границы

раздела окисел-кремний МОП-традеистдрд до облучения - I, и после облучения с переносом энергии излуч&дия 12- Ю2 Дж/см2 - 2; 1^2 Ш3 Д«/см2-3; . 6 103 Дж/см2 - 4; 7,7 Ю3 Д»/см2 - Б.

Поээдение порогового напряжения Уу несколько отличается :. от хода изменения Фиксированного заряда.Так в диапазоне температур 50-2П)0 С пороговое напряжение практически не изме-: няется.И только дальнейшее увеличение температуры отжига вызывает крутое снижение. Ур которое достигает своего исходного, значения до облучения при температурах 360-370° С.

, Для выяснения роли примесей щелочных металлов в окисном-слое в механизме восстановления параметров облученных приборов,-, а также возможности туннелирования электронов из контактов проводились термоползБые обработки СГП0>: необлученных приборов со:~/ смешением <Уаз=+ю В> и без смешения на затворе .При наличии достаточно;! концентрации щелочной примеси в окисном слое ТПО' со смещением на затворе должна, привести к ионизации/эп« примесей и обр?эозанию. положительного заряда в огисном сдре,а следовательно,к увеличению Ут_

ТПО производилось в диапазоне температур отжига 50-300°С. . Результаты измерений показывают.что при отжиге со смещением на затворе пороговое'напряжение только начинает медленно уменьшаться. при температуре 270° С , а пороговое напряжение образцов,оточенных без подачи смещения на затвор начинает уменьшаться пои . Т„__ >. 300° С . Результаты ИГО оирззцов .

_ . иХЗЕ '

при Тотж-270 С с подачей смешения +ШВ показывают слабое;, изменение порогового напряжения <5-10*0. Передаточная ВАХ образцов при ТПО, с указанными выше услочиями,такго практически..

не изменяется

Эти результаты свидетельствуют о том,что концентрация примесей щелочных металлов в .окисном слое недостаточна для того, чтобы повлиять на механизм восстановления параметров облученных приборов в исследованном диапазоне темиператур.Не исключена возможность инфекционного тока электронов ^ в окисный слой.

При отжиге КОП-транзистора начинается термализация с ловушек дырок в окисном слоэ.Градиент концентрации носителей и поле, обусловленное зарядом в окисном слое и контактной разностью потенциалов материала затвора и подложки вызывают диффузионно-.~ дрейфовый поток терма лизозанных дирок-Динамика этих процессов.-растекания заряда -определяет кинетику изменения параметров МОП-транзистора.При температурах до 150-170° С диффузионно-

14 К

Физико-химические реакции типа С 6 ]:

драифоьыи поток дырок к границе 51-310,, обуславливает

Г31НС0НСд1г+^ --> , Гс^+оШд^ <1)

из которого видно возникновение "трехвалентного кремния", и ■'не-моотикового" кислорода .Образующих псе г тозакаксию.3де сь "нс"-озыачавт напр яке кную связь и "ро"~н9напрякэнкук> валентную связь-Возможны также реакции типа •

или

-31-0Н+}г -~> zSít' * ОН <2>

:31-н-1Г --> ЕБ1++ Н <З>

которые приводят к увеличению К на границе .И до температур -

п

210-220 С плотность ПС слабо изменяется.Но дальнейшее увеличение температуры призодит к интенсивному отжгу дефектов на границе и соответственно к уменьшению положительного заряда на них. Это способствует резкому ; величанию потока дырок к границе и аналогичному уменьшению заряда в оксином слое .Но пороговое напряжение до температур Й10220°С изменяется слабо,что сзязано со слабым изменением суммарного элективного положительного заряда в окисном слое и на границе раздела 31-3102-Но дальнейшее интенсивное уменьшение заряда в окисном слое и аннигиляция ПС на границе раздала ужа призодит к резкому уменьшенк:) порогового нг-иряасения-При этом в описанном диапазоне температур поток электронов с контактов меньше соответствующего штока дырок из окис-ного слоя. .

>,В Ы В ОДЫ.

Экспериментальное исследование зависимостей характеристик и параметров МОП-транзистороз и МНОП-структур от температур и переносов энергии излучения позволило получить следующие основные результаты: ' 1

..ЦЗпервые исследовано-влияние Бысоксэкергетичзского тор-

моэного у'-излучзния на пороговое напряжение <Vj>, эффективна подвижность ноЬителей заряда в инверотированном 1санале (.м^ и токовые характеристики ЙОП-транзисторов-Установлено.что г ростом переноса энергии ив лучения V-j-смещается всторону больших отрицательных значений и это савязываетю :.<?.. образованием положительного заряда в окисноя слоеЛоказар что эффективная подвижность носителей заряда в инвертера /нам.:_-канала с облучением уменьшается в 4-5 раза.

2-Исследовано влияние высокоэнергвтического тормоз* о у-излучения и ^-квантов Со® на различные параметры V -тран^ . зисторов.Обнаружено,что облучение у-кзантми Со60 Прив 1Т большему изменению пороговго напряжения и ППС граниш /аздела -SI-SIC^ по сравнению с влиянием высокоэнергетическог .■брмоз-ного у-излучения. что связнв?.ется с-различием колич» ,вг? элек-г -тронно-дырочных лар,ге»герированных излучением з ою .ом слое -и избегавших рекомбинации, а также с различной зе личиной -граничного дозового. обогащения.

• З-Экспэриментально обнаружено, что облучение П-тран-

зистсоа Бысокознергетическим тормозным r-излучеь ,м приводит •

к подъему всего энергетического спектра ПС грану раздела ■

Si-SiQg с увеличением переноса энергии излучен? и появлению •

локального максимума Е -ОЛВ эВ на спектре зязанного с,

с

■ разрывом напряженных связей на граница Si-SiO. ¡еоторый при-- -переносе энергии излучения F=7.5 103 Дж/си2 " гизается со всем . Спектром-. . - - ~ . ",

4-Впзршэ измерены высокочастотные C-V-' рактеристики : МНОП-структур, облученных высокоэнергетичео я тормозным у-из-лучением с максимальной энергией у-квантов > тормозном спектре:-.: 30 МэВ. Получены зависимости порогового нал игания и напряжения плоских зон МНОП-структур от величины юрекоса энергии вы— сокоэнергетического. тормозного у-излучени'

5Ло>азано, что основные Физические ' роцессы ответствен— -ные за накопление' заряда в диэлектричег :ом слое МНОП-структуры при облучении высокоэнергатическим торг >зним у-из лучением мох-, но описать с помощью генерационно-рекоу /инационной модели развитой применительно к МОП-структурам, облученным г-квантами, .-'Со60, учитывая особенности МНОП-струюг /ры.

о. Экспериментальное исследование подпороговых передаточных ВАХ МОП-транзисторов, облученных вксокоэнергетическим тормозным у-излучениеы, показало, что после отжига плотность ПС-. во всем исследованном диапазоне энергия запрещенной зоны ведетj себя немонотонно. Отжиг до температур Тота,-150-Г70°С приводит к увеличению плотности ПС, а после 2Ю-220°С начинает уменьшаться. Эти процессы объясняются с помощью диФФузионно-дрейфового механизма,предложенного ранее.

7. Экспериментально исследовано влияния низкотемпературного изотермического и изохронного отжигоз и ТПО на харак-теристи1си и параметры МНОП-структур и МОП-транзисторов. Установлено, что термообработки облученных высокоэнвргетическим тормозным ^-излучением МОП-транзисторов при 350° С в течение 33 минут с медленным охлаждением приводит к уменьшению ППС на I - 15 порядка по ширине запрещенной зоны кремния, а также ТПО не облученных МОП-транзисторов при 300° С и Vg= 10 В приводит к уменьшению на 10-15 й Vy.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

I-Атамуратов А. Э. - Изменение ьольтамперной

характеристики МДП-транзисторов при ' воздействии тормор .ого

излучения с Е„„1 -25 МэВ. - В кн.ТЕ Республик .некая : уf*ах

конференция по Физике. Тезисы докладов."- Ташкент,1988 л,с-84

2Лтамуратов A-' Э. Бабаджанов Р- Д-, Громов D.A., Заянабидинов С.З. Воздействие тормозного излучена с Егмах~2о МэВ на характеристики МДП-транзисторов- ДАН УзССР,1569г.,НЗ, 03I-32.

аЗайнабидиновОЗ., Далиев Х.С., Бабаджанов Р.Д., Громов D.A., Атамуратов А 3. Воздействие выбокоэнергеТического тормозного излучения на параметры МОП-транзистора. В кн.: "Многослойные структуры^на оснозэ узкозонных полупроводников. Всесоюзный научный-еёминар.г-Нукус, 25-27 сентября 1990 г.Те-зисы докладов " Нукус, 1990, с. 80-81.

4.Атамуратов A3-, Бабаджанов Р.Д., Громов Ю-А. Воздействие тормозного излучения на характеристики МДП-тран-аисторг- В кн.: Физика полупроводников и кристаллов. Сборник научных трудов Ташкент, I9S0 г., с. 49-51.

" 17

5ЛайнаОидиноа СЛ., Далиев Х.С., Бабаджанов Р.Д., Громов 1ХА., Атамуратов А-Э. Влияние высокоэноргетического тормозного излучения на вольтамперные характеристики МОТЬтран-зисторов- В кн.: " Перспективные материалы твердотельной электроники. Твердотельные преобразователи в автоматике и робототехнике. Тезисы всесоюзной научно-технической конференции. Минск, 23-24 октября 1990 г .Масть I." Минск, 1330г., с.37-33.

6-Зайкабидинов СЛ-,Дализв Х.С., Атамуратов А.Э-, Дехка-нов МЛН., Закиров Х.С. Исследование радиационных эффектов в МОП-транзисторах.-- В кн.: "Физика окисных пленок. Тезисы докладов 3-й Всесоюзной, научной конференции 10-12 апреля 1991Г-, часть I." Петрозаводск, 1991 г., с. 93.

7-Зайнабидинов СЛ., Дали« в Х.С-, Атамуратов АЗ. Воздействие высокоыергатическпго тормозного излучения на характеристики МДЦ-структур.,В кн-: "Физические основы надежности и не градации полупроводниковых приборов.Тезисы докладов всесоюзной научной конференции 29-31 октября 1991 г.часть " Сишинев, 1991 г., с.' 58.

8-Эя.йкабидинов С-З.Лалиев Х-С-.Атамуратов АЗ. Влияние -гизкоте мпературного отжига на плотность, поверхностных состояния на границе раздела 31-3102 МОП-транзисторов- ДАН РУз, [992 г Л 1^24-27.

. аАгамуратоь А-3-, Да лиев Х-С.»3айнабидинав СЛ. О роли гормозного излучения в процессах радиационного индуцирова-гия заряда и поверхностных состояния в кремниевых МОП-тран-¡истсрах. - УзФЖ.1992 г.,Н Л, с.

ЮЛайнабидинов С-З.Далиев Х-С-^абаджанов РД.,Атаму-гатов А.З.,Закиров Х-С. Исследование температурного отжига блученных МОП-транзисторов- В кн.: "Сборник докладов Ш сколы молодых ученых ТашГУ",Ташкент,"Университет"Д992 г., .46-50- .

Литература

1-Действие проиикашея ралиайии на изделия электронной техникиЛод редакцией докт.технлаук Ладыгина Е-А-«..Советское радио ,1960.224 с. г.Теппап L-M-Ап investugatior of surface at a silicon-silicon . oxide Interface employ!** &I-oxlde-sllicon diodes.-Sol.

SL EltCtron 195Z>V 5 ...Z85-Z39. .

3-Qwyn C.V. Model fc nation-induced charge trapping and annealing in V .ide layer of MQS devices. J. of Applied. Physics .19F' .Hi 2. p. 4886-4892. ■ 4 -Пераенк>~ ^Лопов В-Д.ДПальков А В. Поверхностные радиа-

цио>- -»ФФФекты в ЩС.М.,Энвргоатомиздат,1938.256 с. S.-- .J& Я.ил(урс дозимвтрии-М.,ЭН0ргоатомиздатЛЗа8^Э99 с. ^ohnson W.С-Mechanisms of charge buildup in MOS insulators. IEEE Transactions on Huclear Science.1Э75- Vol-BS-22.H 6. . p-2144-z150. . .

. ЗАРетРКИНГ ХЙШШШ НА. ТАЩЛИШ МРАЙШНИ УРГАНИП.

Келтирилгвн ища четахл-китрид-05ссид-яричтт1сазгич (ШШ)-струкгурадЕр ва «еталл-оксЕД-ярицутказгкч (1ЮЕ)-транзисторларга вдорк энергияли торнозлвнит гамив-нурлн-сининг, СоУ-квантларинннг ва термин ишгов беркшнинг тагаагри урганнлган .ГЬдери энергияли тор-мозланиш у -нурварининг таъсири осткда ИШН-структураданг текис зона кучланиазгаинг ( Vfb ) ва босага кучланишянинг ( VT ШЯ-транзксто^Ерчинг бусага Еучланетнкинг ва Si~5i02 -чегара-сининг сиртий сгтхларининг зицдигшшнг ( /V55 ) ортиши кузатила-ди. Sl-SuO^ чегьрасивднг сирткй сатхлар энергетик спектрвда энергияся Ej, - 1.18 зВ га тент Султан лежал жкыиуи пайдо бу-лиши кузатияади.Юкстридакелтирган эффектдарни озсяд ^атлЕыда цус-бят заряддгарнинг. тупданкга ва Si-Si Ог. ~чегнРасиДаги атоылар арасидаги тарант богданишгарнинг узюшши бвлан тушинткрклада.

Vp-6 » Vt 88 Л/js днрнинг вчрри энергияли гордазда-шш нур.тари гаъегрига жебаган нупроц узгаришнга олиб келади. Бу ходиса нурлвниш таъсири оствда генерацияланган тешин-адектрон ядфглБркинг рекоибикаыиялакыгган сонининг ва Si-5сОг чегярасида втидган дозанинг фаряи билан боглангвнлиги курсатихган.

Нурданган ЫНОЯ-струнтураларда ва ЮЯ-транзксторларда паст хврор&тли термин ишлов бершжараёявда » Еа

параметрларкнинг аввалги хагатига гсайтиаи кузатилади»Харарати 360^ С булган нзохрон repass ишлов бериш нятагасида ШЯ-транзис-торнинг Si - 5 L 0г_ - чегарасидаги еяртай сатхлар зичлипшинг крети^ВапГ тадасшнган зошеи буйков I-I.5 тартибга камяйити нузЕТИладл'«

Нуряакмаган ЮЯ-транзисторгарга паст хароратяи таркин-ыайдан ишгов берилишда бусага кутаанишнинг факат 300® С да 10-15 фейкпга тамайиши кузатилди.Бу кузатнлишлар оксид катлам-даги тешикларнинг St" SiQ^ чегврага диффузия ва дрейф овдми ту-фяйди ва физия-химик реадцияцарда цатвашиши сябабли- келиб чшеи-ш бвлан тушунтуриладо.

CHAP.SEJ BUILDUP AND FLUXION PROCESS INVESTIGATION IN

METAL—INSULATOR—SEMICONDUCTOR TYPE DEVICE

so

It is investigated bremsstrahlung and Co-gamma ray influence at metal-ni tri de-ox ide-semi conductor (MNOS)-capaci tors and metal-ox i desemiconductor CMOS)-trar.si stors -f lat-band voltage <V_->.threshold vol-

fno

tage <VT ) and surface state densiti of Si-SiO interface > ■vF.g

and VT negative increase,Et - 0.18 ev local maximum arising in enei—

getic spectrum of Si-SiOg interface states is observed.lt is results

positive charges buildup in oxidr layer and break of tension coupled

atoms in Si-SiDg, interface. .

6®

Co gamma-ray influence shifts V ,V„ and N.. higher than

— Po H.

bremsstrahlung.It is arised by quantity difference of generated elec-trcm-hole paire escape recombination and Si^-SiO interface dose enhancement.;

Post-radiation lt>w temperature annealing of MN^S-capacitors and ;>OS-transistors have been made. It is found that VT >vp.6 ancl Nçj shifts to start states.Pre-radiation low temperature-field tre^oment of MOS-transistors shows VT deacrease about 10-15 %.These process is explayned by diffussion and drift of holes f.-om oxi-e to S'i-SiO^ interface.

Полезно к печати 28 04 93 Тираж 100 экз. Заказ № 760 Отпечатано в типографии НЮ"Теешож1г" ■