Моделирование низкоинтенсивного радиационного воздействия на зарядовые свойства кремниевых МОП-структур

Бондаренко, Евгений Владимирович

Моделирование низкоинтенсивного радиационного воздействия на зарядовые свойства кремниевых МОП-структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Бондаренко, Евгений Владимирович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Моделирование низкоинтенсивного радиационного воздействия на зарядовые свойства кремниевых МОП-структур»

Автореферат диссертации на тему "Моделирование низкоинтенсивного радиационного воздействия на зарядовые свойства кремниевых МОП-структур"

На правах рукописи

БОНДАРЕНКО Евгений Владимирович

МОДЕЛИРОВАНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗАРЯДОВЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ МОП-СТРУКТУР

Специальность 01.04.10 «Физика полупроводников»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 1 НОЯ 2010

Воронеж - 2010

004612393

Работа выполнена в Воронежском государственном университете.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор ЛЕВИН Марк Николаевич

Оффициальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор БЕЗРЯДИН Николай Николаевич доктор физико-математических наук, профессор МАТВЕЕВ Николай Николаевич

Ведущая организация: Воронежский государственный

технический университет

Защита состоится 11 ноября 2010 г. в 1520 часов на заседании диссертационного совета Д. 212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская пл. 1, ВГУ, физический факультет, а. 435.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан « <5 » октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

МАРШАКОВ В.К.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Одним из направлений исследований, связанных с воздействием ионизирующих излучений (ИИ) на структуру металл-окисел-полупроводник (МОП), является разработка методов прогноза радиационной стойкости МОП ИС к воздействию низко-интенсивного космического излучения.

При воздействии ИИ на МОП структуру происходит образование положительного радиационно-индуцированного заряда в окисле и радиационных поверхностных состояний (ПС) на границе полупроводник-окисел. Наряду с этим протекают долговременные процессы туннельной и термической разрядки заряда в окисле и на ПС. Соотношение этих процессов определяет изменение зарядового состояния МОП структуры в процессе воздействия ИИ. Сложность прогнозирования радиационной стойкости МОП ИС к воздействию ИИ малой мощности дозы обусловлена тем, что проведение натуральных испытаний невозможно из-за больших времен испытаний, соизмеримых с временами эксплуатации прибора. В связи с этим актуальной задачей является разработка методов прогноза, основанных на исследовании отклика МОП структуры к воздействию ИИ с большой мощностью дозы.

Существующие методы решения этой задачи не являются универсальными и применимы лишь для определенных технологий изготовления МОП ИС. В частности, для подзатворных окислов, содержащих водород, одной из причин зарядовой нестабильности является долговременная генерация ПС. Для прогноза поведения таких схем при воздействии ИИ разработаны тесты, включающие облучение при ИИ большой мощности дозы и последующий отжиг.

Базовой технологией комплементарных (КМОП) ИС является технология, использующая МОП структуры с поликремниевым затвором, легированным фосфором до металлической проводимости, и подзатворным окислом, полученным окислением в сухом кислороде при температуре 1050°С (ро/у-81-8Ю2(Р)-81). Для таких структур характерна высокая концентрация внутренних упругих напряжений на границе раздела полупроводник-окисел, что и является причиной образования радиационно-индуцированных ПС. Для ИС, изготовленных по такой технологии необходима разработка моделей МОП структур учитывающих механизм образования ПС без участия водорода.

Цель и задачи работы

Цель работы состояла в моделировании радиационных эффектов в структурах ро1у-Б\-&Ог-5\, содержащих собственные дефекты в окисле и на его границе с полупроводником, обеспечивающем количественное описание основных закономерностей воздействия ионизирующих излучений различной интенсивности.

В соответствии с целью работы были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Построение модели МОП-структуры с поликремниевым затвором (ро/у-З^ЗЮг-БО, учитывающей наличие собственных дефектов в окисле и на его границе с полупроводником.

2. Количественное описание кинетики накопления и релаксации радиационного заряда в МОП-структуре в рамках предложенной модели.

3. Разработка методики оценки радиационной стойкости МОП ИС к воздействию ИИ малой мощн ости дозы.

4. Создание программного обеспечения для реализации предложенной методики.

Практическая ценность работы

2. Обнаруженная зависимость дозовых характеристик МОП структур от микроскопических параметров дефектов подзатворного окисла требует проведения разбраковки и прогноза радиационной стойкости индивидуально для каждого изделия.

3. Разработано программное обеспечение для моделирования процессов зарядовой деградации кремниевых МОП структур под действием ионизирующего излучения различной интенсивности.

Апробация результатов работы и публикации

Основные результаты, представленные в диссертационной работе,

докладывались на следующих конференциях: Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах. Фагран-2006» (Воронеж, 2006г.), Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (1п1егшаИс-2006)» (Москва, 2006г.), Ь VII Международная конференция по ядерной физике (Воронеж, 2007г.), Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2007г.), XI Международная научно-техническая конференция «Кибернетик и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2007г.), XII Международная научно-техническая конференция «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2009г,), Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (1тегшайс-2009)» (Москва, 2009г.).

Научные положения, выносимые на защиту

1. Модель накопления заряда в слое двуокиси кремния и на поверхностных состояниях границы раздела 81-8102 кремниевой МОП структуры под воздействием рентгеновского излучения, основанная на едином механизме генерации радиационных дефектов Е' (-Б^Оз) и Рь (-ЗйБи) в переходном нестехиометрическом слое с высоким уровнем внутренних упругих напряжений, позволяет адекватно описать радиационно-термические эффекты в структурахро/у-ЗьБЮг-З!.

2. Вид дозовой зависимости изменения порогового напряжения МОП структуры определяется значениями микроскопических параметров ловушек в окисле: концентрацией, энергией активации, распределением ловушек по толщине окисла, величинами подвижностей и сечений захвата для электронов и дырок, а также характером зависимости этих параметров от напряженности электрического поля в окисле.

3. Наиболее существенное влияние на дозовую зависимость изменения порогового напряжения МОП структуры оказывает характер полевой зависимости сечения захвата для дырок и концентрация объемных и поверхностных ловушек.

4. Прогноз радиационной стойкости МОП структуры по начальному участку дозовой зависимости изменения порогового напряжения не является достоверным. Деградация статических характеристик кремниевых МОП

структур в радиационных полях низкой интенсивности может быть оценена с помощью методики, основанной на анализе экспериментальных дозовых зависимостей составляющих порогового напряжения при большой мощности дозы радиации и экспериментальных зависимостей изотермической релаксации этих составляющих при различных температурах.

5. Моделирование процессов деградации МОП структур под действием ИИ различной интенсивности возможно с помощью разработанного программного обеспечения.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения с общими выводами и списка литературы из 154 наименований, содержит 53 рисунка и 4 таблицы. Общий объем диссертации составляет 132 страницы.

Краткое содержание работы

Вр введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, указаны положения, выносимые на защиту, определены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены данные о структуре диссертации, основных публикациях и апробации работы.

Первая глава представляет собой аналитический обзор литературы по влиянию радиации на МОП-структуры и включает пять разделов: 1.1 -радиационные дефекты в МОП-структурах; 1.2 - формирование радиационного заряда в окисле МОП-структуры; 1.3 - генерация радиационно-индуцированных поверхностных состояний; 1.4 - релаксация накопленного радиационно-индуцированного заряда; 1.5 - методы оценки радиационной стойкости МОП-структур.

Вторая глава посвящена выбору физической модели МОП-структуры с двумя ловушечными уровнями, учитывающими наличие дефектов в окисле и на радиационно-индуцированных поверхностных состояниях, и ее математическому описанию. Здесь же проведен анализ кинетики накопления и релаксации радиационно-индуцированного положительного заряда в диэлектрическом слое.

В разделе 2.1 представлено описание физической модели исследуемой структуры ро/у-ЗьЗЮг-Би Анализ проведенных ранее исследований воздействия ЙИ на МОПТ, показавший синхронное изменение части заряда в окисле и на ПС как во время облучения, так и в процессе последующей долговременной релаксации, позволил сделать вывод о едином механизме процессов радиационной генерации и последующего отжига заряда, расположенного в приповерхностной области окисла, и ПС системы ЗьБЮг. На этом основании была выбрана модель, которая учитывает два типа дефектов: объемные и поверхностные (рис 1, 2). Объемные дефекты -известные собственные дефекты стеклообразной двуокиси кремния (Е'-центры), равномерно распределенные по толщине диэлектрика. Такие дефекты образуются в результате захвата дырки на напряженных кремний-кислородных связях, который происходит с разрушением кислородных тетраэдров стеклообразной сетки БЮг. Поверхностные дефекты -радиационно-индуцированные ПС на границе раздела БьЗЮг обусловленные Р/,-центрами - трехвалентными атомами кремния (-¡Й^з), имеющими одну ненасыщенную валентную связь, и дающие равномерно распределенный по ширине запрещенной зоны полупроводника спектр энергетических уровней.

Генерируемые под действием НИ электронно-дырочные пары разделяются внешним электрическим полем, и наиболее подвижные носители (электроны) покидают окисел. При этом в диэлектрике происходит захват дырок, медленно двигающихся как полярон, на ловушечные уровни ЭЮг.

30'Мс10,8см*3

йЛЧИЧ

ЭЮг

Ме

Рис.1. Схема уровней дефектов в МОП-структуре.

10 ке\/

Х-гау

25 20 15-ГО 5.

N(2

N11

Х.НМ

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Рис. 2. Распределение по толщине диэлектрика объемных и поверхностных ловушечных уровней (пред-дефектов)

Одновременно с захватом дырок происходят тунеллирование электронов из подложки и затвора, а так же термоэмиссия захваченных дырок в валентную зону диэлектрика, что ведет к релаксации накопленного заряда.

В разделе 2.2 представлена система уравнений, описывающая выбранную модель структуры

|ü=DnV2n+nnV(n.E)-R„+G(E), (1)

|£=DpV2n-npV(P-E)-Rp+G(E), (2)

§=5(Р'(Х)+Р(Х)"П(Х))> <?)

-TTi=RPi-Rni. -sr=RP2-Rn2- (4)

Rni = n-P„- ff„ (|v|E| + ц,„), Rp, = p-(Nn-Pti)-op (щ,-|Е| Н^цр/ц^ца, ), (5) Rtó = n-Pl2-o„(n0-|E| + Hü,),Rp2=P'(Nc-PQ)-Op(nP-|E|+(ní/nn)-nft). (6)

В эту систему входят уравнения непрерывности для свободных электронов (1) и дырок (2), уравнение Пуассона (3) и уравнения, описывающее кинетику накопления дырочного заряда на ловушечных уровнях (4-6). Уравнения непрерывности с выбранными граничными и начальными условиями:

p(0,t)=p(d,t)=n(Q,t)=p(d,t)=0; p(x,0)=n(x,0)=0; (7)

представляют собой краевую задачу, для получения численного решения которой используется метод "прогонки".

Величины зарядов в окисле и на ПС описываются выражениями: . а

Qoi=tJ (d-x)p„(x)dx, (8)

а о

1 \

Q--qN.,(9b-V.), N, J P,2(x)dx . (9)

Уравнения туннельной (10) и термической (11) разрядки накопленного в слое диэлектрика заряда приняты в виде:

Р,(х, t)= Р(0, t)exp(-a-exp(-p-x)t), (10)

P,(Et>t)=P(E^O)-exp(-AT2-exij(-E,/kT)-t). (11)

В разделе 2.3 представлены результаты моделирования воздействия на структуру poly-Si-Si02(P)-Si "мягкого" рентгеновского излучения с энергией квантов ~10 кэВ. При незначительном накопленном заряде захват дырок происходит равномерно по всей толщине диэлектрика, за исключением приэлектродных областей, где они диффундируют в электроды. При дальнейшем захвате дырок происходит компенсация внешнего поля накопленным зарядом и образование потенциальной ямы для свободных

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 "0,5

... Экспозиционная —доэаО-Ю5,

1 2 3 4 5

Рис 3. Дозовыс зависимости Дуй, ДУаиДУй

электронов. Это приводит к тому, что дырочный захват продолжается лишь на участках, расположенных ближе к границам раздела. С ростом накопленного заряда уменьшается сечение захвата свободных дырок ловушками из-за повышения напряженности электрического поля, что ограничивает дальнейшее накопление радиационного заряда.

в --------Рассчитанные нами дозовые зависи-

мости сдвига порогового напряжения, обусловленные радиационно-индуциро-ванным зарядом в окисле ДУМ и на ПС ЛУи (рис. 3) хорошо согласуются с экспериментальными результатами, полученными ранее методом подпороговых токов, что говорит об адекватности принятой модели.

Третья глава посвящена анализу влияния различных параметров модели на накопление заряда в окисле.

В разделе 3.1 варьировались следующие параметры принятой нами модели: коэффициенты полевой зависимости сечения захвата для электронов и дырок 0„ги арг(0,1 - 1,5); коэффициенты сечения захвата для электронов а„' (5'10'16- 51014 см"2) и дырок «V (5-10'14 -

5-10"12 см'2); концентрация ловушек в порогового напряжения ДУЛ при различ- б ;м (10>» _ Ю^см"3) и на

ных наборах микроскопических пара- " 4 * >

метров: арг = 0,8; о„г= 0,8; N,1=4-10'8см"3; ПС N,2 (10" - 1021ем"3); подвижность N12 = 10г1 см''для(2),иар'= 1,0;о„г= 1,2;

Ы„ = Ю'«см-3; 10 см"1 для (1); элек-тронов ц, (1 - 200 см2В 'с ') и дырок

остальные параметры и условия набора (Ю'6 - 10"2 СМ2В"'С"') и толщина СЛОЯ дозы для обоих кривых одинаковы . , „_ .

8102 0(17-100 им).

Установлено, что наиболее существенное влияние на дозовую зависимость оказывает полевая зависимость сечения захвата для дырок и концентрация объемных и поверхностных ловушек.

Продемонстрировано, что результирующий вид дозовой зависимости полностью определяется значениями микроскопических параметров ловушек в окисле, а также характером зависимости этих параметров от напряженности

Экспозиционная доза О.ИО'Р 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 ' 5,0' Рис. 4. Дозовые зависимости сдвига

электрического поля в окисле. Это не позволяет вести прогноз радиационной стойкости МОПТ по начальному участку дозовой зависимости изменения порогового напряжения (рис. 4).

В разделе 3.2 проведен анализ зависимости сдвига порогового напряжения МОП-структуры от напряжения на затворе. При наличии смещения V, скорость накопления радиационно-индуцированного заряда в объеме диэлектрика повышается, что объясняется увеличением вероятности разделения электронно-дырочных пар во внешнем поле. Изменение порогового напряжения МОП структур при положительных смещениях на затворе оказывается большим, чем при отрицательных. Это объясняется тем, что поле захваченного в диэлектрике положительного заряда частично компенсирует воздействие отрицательно смещенного затвора и, соответственно, уменьшаются темпы захвата дырок на ловушечные уровни по сравнению со случаем положительного смещения на затворе. Сдвиг ДУС1 оказывается минимальным при V, ~ +0,3 В (рис. 5). Эта асимметричность обусловлена контактной разницей потенциалов <р„„ (затвор - кремниевая подложка).

ДУВ"

-3-2-1 0 12 3

Рис.5. Зависимость результирующего сдвига порогового напряжения ¿V« от смещения V,

П Время

Экспозиционная доза Р.-108 Р 0 1.0 2,0 3,0 4,0 5,0

Рис. 6.Дозовые зависимости сдвига порогового напряжения Д V»! при различной скважности смещения V, = +1 В

Полученные результаты хорошо согласуются с известными из литературы.

Моделирование облучения при подаче на МОП структуру импульсного напряжения показало, »по увеличение результирующего сдвига порогового напряжения (после выхода на насыщение) МОП-структур при облучении под напряжением не зависит от накопленного ранее заряда.

Увеличение сдвига Д V« определяется лишь "скважностью" подаваемого напряжения. Это иллюстрирует рис. 6, где показан процесс накопления дозы при цикличном включении-отключении напряжения на затворе V, с различной периодичностью.

В разделе 3.3 проведен анализ зависимости сдвига порогового напряжения МОП-структуры от мощности дозы.

При низкоинтенсивном облучении процессы захвата заряда на ловушечные уровни и его релаксации (термический отжиг, туннелирование) становятся соизмеримыми, что и ведет к существенному уменьшению результирующего сдвига порогового напряжения.

&Vm, 3

2,0

1.0

0,5

В участках БЮг, относящихся к приграничным областям (границы ЗЮ2 и ро/у-81-8Ю2) происходит туннелирование захваченного заряда в кремний или поликремниевый затвор. Туннелирование ведет к существенному снижению радиационно-индуциро-

Экспозиционная доза Р'Ю8, Р ванного заряда диэлектрика около

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 „

А „ „ „ границ на расстояниях порядка 7 нм,

Рис. 7. Расчетные дозовыс зависи- г г г '

очередь

что

свою

ведет к

мости сдвига порогового напряжения п-канальной МОП-структуры ДУ,ь при мощное™ дозы В Ю Р /с и В 10" Р /с уменьшению результирующего сдвига

порогового напряжения ДУн, (рис. 7).

Учет эффектов тунеллирования и термического отжига необходим для оценки радиационной стойкости МОП-структур, подвергающихся низкоинтенсивному ИИ с большой экспозицией.

В разделе 3.4 проведен анализ зависимости сдвига порогового напряжения МОП-структуры от температуры, при которой происходит облучение.

На рис. 8 показано, что с ростом температуры результирующий сдвиг порогового напряжения увеличивается. Эго обусловлено повышенными коэффициентами диффузии и более быстрым захватом заряда на ловушки.

Увеличение сдвига порогового напряжения идет до тех пор, пока не начинают играть значительную роль термический отжиг заряда. С дальнейшим увеличением температуры заряд отжигается, едва накопившись, что ведет к резкому уменьшению сдвига порогового напряжения. Сложный вид

Облучсниис различными тсмпсра-^ами зависимости зависимости изменения Т = 300 К, 500 К, 600 К и 650 К

порогового напряжения от температуры в процессе облучения при различной температуре ДУи,(Т) говорит о невозможности проводить "ускоренный" эксперимент по накоплению дозы радиации при воздействии низкоинтенсивного ИИ.

Проведенное моделирование накопления дозы для МОП-структур с разной толщиной БЮг подтверждают экспериментальные данные, что структуры с меньшей толщиной окисла являются более радиационно стойкими (рис. 9). Это объясняется вкладом туннелирования и другому распределению напряженности поля.

Четвертая глава посвящена методу оценки радиационной стойкости МОП-структур.

В разделе 4.1 описан метод, позволяющий решать обратную задачу определения микроскопических параметров модели из анализа дозовых зависимостей изменения составляющих порогового напряжения ДУ01 и ДУц. Моделирование показало, что нахождение наиболее существенно влияющих параметров (<трг, Ыц, N2) из анализа одной дозовой зависимости дает множество троек этих параметров, достаточно хорошо описывающих исходную кривую, что не позволяет решить задачу однозначно.

Рис. 8. Дозовые зависимости сдвига порогового напряжения Д Уц, при

го

1,5

1,0

0.5

0,0,

25 0,-10'Р

1 2 3 4 5 ' Рис. 9. Дозовые зависимости сдвига порогового напряжения ДУ^при различной толщине окисла

При анализе же двух дозовых зависимостей, обусловленных накопленным заряда в толщине окисла и на ПС соответственно, эта задача решается однозначно. Из анализируемых наборов троек параметров (рис. 10) можно однозначно выбрать исходную тройку, пользуясь функцией минимизации ошибок Ф или коэффициентом корреляции р:

Рис. 1С. Зависимости AVu,, посчитанные с подходящими тройками с/, Nu и No

Ф(стрг, Nt [, Ыа)=Цх, - Лу,)2, X = уи/хщ (12)

4,(ХГ*)(У|-У)

р ^(х^Х)ШАУ-У) " u }

В разделе 4.2 приводится описание разработанного программного обеспечения ПО и его возможностей. Разработанная программа может работать в двух режимах - решение прямой задачи (расчет дозовых зависимостей изменения электрофизических характеристик МОП структуры при воздействии ИИ различной интенсивности) и решение обратной задачи (определение микроскопических параметров МОП структуры по экспериментальным дозовым зависимостям изменения составляющих порогового напряжения). Программа работает под операционной системой Windows и написана на языке С++.

В разделе 4.3 описана предложеная методика прогноза радиационной стойкости МОП-структуры при облучении ИИ с низкой мощностью дозы. Методика основана на анализе экспериментальной дозовой зависимости, измеренной в реальном времени при большой мощности дозы радиации, и экспериментальных зависимостей изотермической релаксации порогового напряжения при различных температурах и решении системы уравнений, описывающих в рамках предложенной модели, процессы накопления индуцированного ионизирующей радиацией заряда в подзатворном окисле МОПТ и последующей его релаксации за счет туннельной разрядки и термоэмиссии.

Основные результаты и выводы

1. Построена модель накопления заряда в слое стеклообразной двуокиси кремния и на поверхностных состояниях границы раздела 8!-5Ю2 кремниевой МОП структуры под воздействием рентгеновского излучения, основанная на едином механизме генерации радиационных дефектов Е' (-Б^Оз) и Рь (-81=813) в переходном нестехиометрическом слое с высоким уровнем внутренних упругих напряжений. Модель позволила адекватно описать наблюдаемые в структуре радиационно-термические эффекты.

2. На основе предложенной модели рассчитаны дозовые зависимости изменения порогового напряжения МОП структуры и его составляющих, обусловленных зарядом в окисле и на ПС, для высоких и низких мощностей доз. Показано, что наиболее существенное влияние на вид дозовой зависимости оказывает полевая зависимость величины сечения захвата для дырок и концентрация ловушек в окисле и на ПС.

3. Показано, что вид дозовой зависимости изменения порогового напряжения МОП структуры и его составляющих определяется значениями микроскопических параметров ловушек в окисле и на границе с полупроводником: концентрацией и распределением ловушек, их энергией активации, величинами подвижностей и сечений захвата для электронов и дырок, а также характером зависимости этих параметров от напряженности электрического поля в окисле. Переход дозовой зависимости от линейной к сублинейной обусловлен формирующейся в объеме диэлектрика потенциальной ямой для свободных электронов. Это приводит к появлению рекомбинационных токов, направленных от границ раздела в объем диэлектрика. Характер этих токов и сама точка перехода определяется микроскопическими параметрами дефектов в окисле и на границе раздела Бь ЭЮг- Это не позволяет вести прогноз радиационной стойкости МОП структур по начальному участку дозовой зависимости изменения порогового напряжения, если заранее не известны микроскопические параметры ловушечных уровней.

экспериментальных зависимостей изотермической релаксации этих составляющих при различных температурах, и решении системы уравнений, описывающих в рамках предложенной модели, процессы накопления индуцированного ионизирующей радиацией заряда в окисле МОП структуры и последующей его релаксации за счет туннельной разрядки и термоэмиссии.

Список публикаций по теме диссертации

1. Радиационное дефектообразование в кремниевых МОП-структурах с двуокисью кремния, легированной фосфором / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, В.Р. Гитлин, В.А. Макаренко, Е.В. Бондаренко // В кн.: Материалы III Всероссийской конференции "Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах. Фагран-2006". Воронеж. Научная книга. -2006. -ТII. -С. 569-572.

2. Прогнозирование радиационной стойкости МДП транзисторов / Е.В. Бондаренко, В.А. Макаренко, В.Р. Гитлин, A.B. Татаринцев, М.Н. Левин // Материалы V Международной научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (Intermatic-2006)". Москва. МИРЭА. -2006. -Ч.З. -С. 146-147.

3. Modeling of Low Intensive Ionizing Radiation Effects in MOS Elements of VLSI Circuits / M.N. Levin, A.V. Tatarintzev, E.V. Bondarenko, V.A. Makarenko, V.R. Gitlin // LVIl International Conference on Nuclear Physics, Voronezh, -2007, -P. 335-335.

4. Моделирование воздействия ионизирующих излучений низкой интенсивности на МОП элементы СБИС / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, В.А. Макаренко, В.Р. Гитлин ¡I XIII Международная научно-техническая конференция "Радиолокация, навигация, связь", Воронеж, -2007, -Т. 2, -С. 1568-1582.

5. Фотоэмиссионный анализ распределения радиационного заряда в подзатворных слоях МОП структур / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, В.А. Макаренко, В.Р. Гитлин // VIII Международная научно-техническая конференция "Кибернетика и высокие технологии XXI века", Воронеж, -2007, -Т. 1, -С. 544-554.

6. Моделирование процессов зарядовой деградации кремниевых МОП структур / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, В.Р. Гитлин,

В.А. Макаренко, А.Е. Бормонтов И Вестник Воронежского государственного университета. Серия физика, математика, -2008, -№2, -С. 30-36.

7. Моделирование воздействия ионизирующих излучений низкой интенсивности на МОП-элементы интегральных схем / М.Н. Левин, Е.В. Бондаренко, A.B. Татаринцев, В.Р. Гитлин, В.А. Макаренко // Известия РАН. Серия физическая, -2009, -Т. 73, -№ 2, -С. 264-267.

8. Анализ радиационной стойкости МОП интегральных схем / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Л.А. Минин, Е.В. Бондаренко, В.Р. Гитлин, А.Е. Бормонтов Н X Международная научно-техническая конференция "Кибернетика и4 высокие технологии >3(1 века", Воронеж, -2009, -Т.2, С. 770-785.

9. Анализ радиационной стойкости МОП интегральных схем / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Л.А. Минин, Е.В. Бондаренко, В.Р. Гитлин, А.Е. Бормонтов // Материалы Международной научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (Intermatic-2009)", Москва. - М.: Энергоатомиздат, -2009, -4.2. -С. 74-78.

10. Прогнозирование радиационной стойкости МОП интегральных схем в условиях низкоинтенсивного облучения / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, А.Е. Бормонтов, В.Р. Гитлин // XI Международная научно-техническая конференция "Кибернетика и высокие технологии XXI века", Воронеж, -2010, -Т. 1, С. 325-334.

11. Методика определения параметров радиационных дефектов и прогноза радиационной стойкости МОП-транзисторов / М.Н. Левин, Е.В. Бондаренко, А.Е. Бормонтов, A.B. Татаринцев, В.Р. Гитлин // Письма ЖТФ, Москва, -2010, -Т. 36, №15, -С. 38-44.

Работы №7, И опубликованы в журналах, рекомендованном перечнем ВАК РФ.

Подписано в печать 23.09.10. Формат 60*84 '/«. Усл. печ. л. 0,93. Тираж 110 экз. Заказ 2019

Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии Издательско-полиграфического ЦСШра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Бондаренко, Евгений Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. РАДИАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В КРЕМНИЕВЫХ МОП-СТРУКТУРАХ

1.1. Радиационные дефекты в МОП-структурах.

1.2. Формирование радиационного заряда в окисле МОП-структуры.

1.3. Генерация радиационно-индуцированных поверхностных состояний.

1.4. Релаксация накопленного радиационно-индуцированного заряда.

1.5. Методы оценки радиационной стойкости МОП-структур.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА И. МОДЕЛЬ МОП-СТРУКТУРЫ И ПРОЦЕССОВ НАКОПЛЕНИЯ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОГО ЗАРЯДА

2.1. Выбор физической модели.

2.2. Математическое описание модели.

2.3. Проверка адекватности модели.

Выводы к главе II.

ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ И РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

3.1. Влияние характеристик структуры на вид дозовой зависимости сдвига погорового напряжения МОП-структуры.

3.2. Зависимость сдвига порогового напряжения

МОП-структуры от напряжения на затворе.

3.3. Влияние мощности дозы на сдвиг порогового напряжения

МОП-структуры.

3.4. Влияние температуры на сдвиг порогового напряжения

МОП-структуры.

Выводы к главе III.

ГЛАВА IV. МЕТОД ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МОП-СТРУКТУР

4.1. Определение параметров МОП-структуры структуры по дозовой зависимости сдвига порогового напряжения.

4.2. Описание разработанной программы.

4.3. Оценка радиационной стойкости МОП-структуры при низкой мощности дозы.

Выводы к главе IV.

Введение диссертация по физике, на тему "Моделирование низкоинтенсивного радиационного воздействия на зарядовые свойства кремниевых МОП-структур"

При воздействии ИИ на МОП структуру происходит образование положительного радиационно-индуцированного заряда в окисле и радиационных поверхностных состояний (ПС) на границе полупроводник-окисел. Наряду с этим протекают долговременные процессы туннельной и термической разрядки заряда в окисле и на ПС. Соотношение этих процессов определяет изменение зарядового состояния МОП структуры в процессе воздействия ИИ. При действии ИИ большой мощности дозы при низкой температуре определяющим является накопление заряда и генерация ПС, туннельная разрядка не вносит существенного вклада. При малой мощности дозы, что имеет место при воздействии низкоинтенсивного космического излучения, процессы генерации заряда и его разрядки за счет туннелирования становятся соизмеримыми.

Сложность прогнозирования радиационной стойкости МОП ИС к воздействию ИИ малой мощности дозы обусловлена тем, что проведение натурных испытаний невозможно из-за больших времен испытаний, соизмеримых с временами эксплуатации прибора. В связи, с этим актуальной задачей является разработка методов прогноза, основанных на исследовании отклика МОП структуры к воздействию ИИ с большой мощностью дозы.

Другой подход к прогнозированию радиационной стойкости МОП ИС — компьютерное моделирование процессов зарядовой деградации под воздействием ИИ на основе определенной физической модели, наиболее адекватно описывающей структуру. На данный момент существует несколько подобных методик тестирования [126, 137]. Эти методики используют модель долговременной генерации ПС с участием водорода, присутствующего в пленке подзатвороного окисла.

Базовой технологией комплементарных (КМОП) ИС является технология, использующая МОП структуры с поликремниевым затвором, легированным фосфором до металлической проводимости, и подзатворным окислом, полученным окислением в сухом кислороде при температуре 1050°С (ро1у-8ь8Ю2(Р)-81). Для таких структур характерна высокая концентрация внутренних упругих напряжений на границе раздела полупроводник-окисел, что и является причиной образования радиационно-индуцированных ПС. Для ИС, изготовленных по такой технологии необходима разработка моделей МОП структур, учитывающих механизм образования ПС без участия водорода.

Цель работы состояла в моделировании радиационных эффектов в структурах содержащих собственные дефекты в окисле и на его границе с полупроводником, обеспечивающем количественное описание основных закономерностей воздействия ионизирующих излучений различной интенсивности.

В соответствии с целью работы были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Построение модели МОП-структуры с поликремниевым затвором 0?о/у-8ь8Ю2-81), учитывающей наличие собственных дефектов в окисле и на его границе с полупроводником.

2. Количественное описание кинетики накопления и релаксации радиационного заряда в МОП-структуре в рамках предложенной модели

3. Разработка методики оценки радиационной стойкости МОП И С к воздействию ИИ малой мощности дозы.

4. Создание программного обеспечения для реализации предложенной методики.

На защиту выносится:

1. Модель накопления заряда в слое двуокиси кремния и на поверхностных состояниях границы раздела 81-8Юз кремниевой МОП структуры под воздействием рентгеновского излучения, основанная на едином механизме генерации радиационных дефектов Е' (-8^03) и Рь (-81=813) в переходном нестехиометрическом слое с высоким уровнем внутренних упругих напряжений, позволяет адекватно описать радиационно-термические эффекты в структурах

4. Прогноз радиационной стойкости МОП структуры по начальному участку дозовой зависимости изменения порогового напряжения не является достоверным. Радиационная деградация статических характеристик кремниевых МОП структур в радиационных полях низкой интенсивности может быть оценена с помощью методики, основанной на анализе в рамках предложенной модели экспериментальных дозовых зависимостей составляющих порогового напряжения при большой мощности дозы радиации и экспериментальных зависимостей изотермической релаксации этих составляющих при различных температурах.

Научная новизна:

1. Построена модель МОП структуры, учитывающая наличие собственных дефектов в слое двуокиси кремния и поверхностных состояний на границе окисла с полупроводником, адекватно описывающая экспериментальные результаты исследований процессов накопления радиационного заряда в диэлектрике при воздействии ИИ различной интенсивности.

2. В рамках предложенной модели проведено моделирование процессов накопления радиационного заряда в окисле. Установлено, что вид дозовой зависимости изменения порогового напряжения МОП структур определяется значениями микроскопических параметров ловушек в окисле. Выявлены факторы, оказывающие наиболее существенное влияние на дозовую зависимость порогового напряжения МОП структур — это полевая зависимость сечения захвата для дырок и предельные концентрации объемных и поверхностных дефектов.

3. Показано, что дозовые зависимости изменения порогового напряжения и его составляющих, обусловленных зарядом в окисле и на ПС включают начальный участок практически линейного роста с последующей тенденцией к насыщению. Переход дозовой зависимости от линейной к сублинейной обусловлен формирующейся в объеме диэлектрика потенциальной ямой для свободных электронов. Это приводит к появлению рекомбинационных токов, направленных от границ раздела в объем диэлектрика. Характер этих токов и сама точка перехода определяется микроскопическими параметрами дефектов в окисле и на границе раздела 8ь8Юг. Это не позволяет вести прогноз радиационной стойкости МОП структуры по начальному участку дозовой зависимости, если не известны микроскопические параметры ловушечных уровней.

Практическая значимость результатов работы:

1. Предложена методика прогноза радиационной стойкости МОП ИС к воздействию низкоинтенсивного космического излучения, основанная на анализе отклика структуры к воздействию радиации большой мощности дозы и решении системы уравнений, описывающих в рамках предложенной модели процессы накопления радиационного заряда в подзатворном окисле структуры ро1у-$\-БЮг^ и его релаксации за счет туннелирования и термоэмиссии. Для однозначного решения задачи требуется анализ двух составляющих порогового напряжения МОП структуры, обусловленных зарядом в окисле и на ПС.

Апробация работы:

Основные результаты, представленные в диссертационной работе, докладывались на следующих конференциях: Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах. Фагран-2006» (Воронеж, 2006г.), Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (ШегтаИс^ООб)» (Москва, 2006г.), ЬУП Международная конференция по ядерной физике (Воронеж, 2007г.), Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2007г.), XI Международная научно-техническая конференция «Кибернетик и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2007г.), XII Международная научно-техническая конференция «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2009г.), Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (1п1егша^с-2009)» (Москва, 2009г.).

В совместных работах автору принадлежит разработка модели и описывающей ее системы уравнений, создание программного обеспечения и проведение численных расчетов, а также анализ полученных результатов.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

Основные результаты и выводы:

1. Построена модель накопления заряда в слое стеклообразной двуокиси кремния и на поверхностных состояниях границы раздела 8Ь-8Ю2 кремниевой МОП структуры под воздействием рентгеновского излучения, основанная на едином механизме генерации радиационных дефектов Е' (—81=Оэ) и Рь (— 81=813) в переходном нестехиометрическом слое с высоким уровнем внутренних упругих напряжений. Модель позволила адекватно описать наблюдаемые, в структуре радиационно-термические эффекты.

3. Показано, что вид дозовой зависимости изменения порогового напряжения МОП структуры и его составляющих определяется значениями микроскопических параметров ловушек в окисле и на границе с полупроводником: концентрацией и распределением ловушек, их энергией активации, величинами подвижностей и сечений захвата для электронов и дырок, а также характером зависимости этих параметров от напряженности электрического поля в окисле. Переход дозовой зависимости от линейной к сублинейной обусловлен формирующейся в объеме диэлектрика потенциальной ямой для свободных электронов. Это приводит к появлению рекомбинационных токов, направленных от границ раздела в объем диэлектрика. Характер этих токов и сама точка перехода определяется микроскопическими параметрами дефектов в окисле и на границе раздела 8ь8Ю2. Это не позволяет вести прогноз радиационной стойкости МОП структур по начальному участку дозовой зависимости изменения порогового напряжения, если заранее не известны микроскопические параметры ловушечных уровней.

4. Предложен метод прогнозирования изменения порогового напряжения кремниевых МОП структур при воздействии ионизирующего излучения низкой интенсивности. Метод основан на анализе экспериментальных дозовых зависимостей составляющих порогового напряжения, измеренных в реальном времени при большой мощности дозы радиации, и экспериментальных зависимостей изотермической релаксации этих составляющих при различных температурах и решении системы уравнений, описывающих в рамках предложенной модели, процессы накопления индуцированного ионизирующей радиацией заряда в окисле МОП структуры и последующей его релаксации за счет туннельной разрядки и термоэмиссии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Бондаренко, Евгений Владимирович, Воронеж

1. Таруи Я. Основы технологии сверхбольших схем / Я. Таруи // М.: Радио и связь, 1985, 480 с.

2. Robertson J, High dielectric constant oxides / J. Robertson // European Physical J. Appl. Phys., 2004, v. 28, p. 265-291

3. Electrical and reliability characteristics of Zr02 deposited directly on Si for gate dielectric application / W.J. Qi, R. Nieh, B.H. Lee, L.G. Kang, Y. Jeon, J.C. Lee // Appl. Phys. Lett., 2000, v. 77, p. 3269-3271

4. Electrical characteristics of high quality La203 gate dielectric with equivalent oxide thickness of 5 angstrom / Y.H. Wu, M.Y. Yang, A. Chin, W.J. Chen, C.M. Kwei // IEEE Electron Device Letters, 2000, v. 21, p. 341-343

5. Wilk G.D. Hafnium and zirconium silicates for advanced gate dielectrics / G.D. Wilk, R.M. Wallace, and J.M. Anthony // J. Appl. Phys., 2000, v. 87, p.484-492

6. Interface and oxide traps in high-k hafnium oxide films / H. Wong, H. Zhan, K.L. Ng, M.C. Poon, C.W. Kok // Thin Solid Films, 2004, 462-463, p. 96-100

7. Bersch E. Band offsets of ultrathin high-k oxide films with Si / E. Bersch, S. Rangan, R.A. Bartynski // Phys. Rev. B, 2008, v. 78, p. 085114(10)

8. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии / К. Рейви //М.: Мир, 1984, 475 с.

9. Helms C.R. Physics of Si02 and the Si-Si02 Interface / C.R. Helms, B.E. Deal // The New York: Pergamon Press, 1968, 356 p.

10. Uchino T. Density functional theory of structural transformations ofoxygen-deficient centers in amorphous silica during hole trapping: Structure and formation mechanism of the E'y center / T. Uchino, T. Yoko // Phys. Rev. B, 2006, v. 74, p. 125203(11)

11. Силинь A.P. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном Si02 / A.P. Силинь, А.Н. Трухин // Рига: Зинатне, 1985, 244 с.

12. XPS studies of structure induced radiation effects at the Si-Si02 interface / FJ. Grunthaner, B.F. Lelis, N .Zamini, J. Maserian // IEEE Trans. Nuclear Science, 1980, v. 27, №6, p. 1640-1646

13. Grunthaner F.J. Radiation-induced defects in Si02 as determined with XPS / F.J. Grunthaner, P.J. Grunthaner, J. Maserian // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1982, v. 29, №6, p. 1462-1466

14. Ohta H. Potential energy landscape of an interstitial 02 molecule in a Si02 film near the Si02/Si(001) interface / H. Ohta, T. Watanabe, I. Ohdomari // Phys. Rev. B, 2008, v. 78, p. 155326(7)

15. Griscom D.L. Diffusion of radiolitic molecular hydrogen as a mechanism for the post-irradiation buildup of interface states in Si02-on-Si structures / D.L. Griscom // J. Appl. Phys., 1988, v. 58, №7, p. 2524-2533

16. Edwards A.H. Theory of defects in the MOS system / A.H. Edwards // In: Structure and Bonding in Non-Crystalline Solids. New York: Plenum Press, /ed. G.E. Walrafen, A.G. Revesz, 1986, p. 271-283

17. Uchino T. Mechanism of electron localization at edge-sharing units in amorphous Si02 / T. Uchino, T. Yoko // Phys. Rev. B, 2003, v. 68, p. 041201(4)

18. Angello S. Thermal stability of gamma-irradiation-induced oxygen-deficient centers in silica / S. Angello, L. Nuccio // Phys. Rev. B, 2006,v. 73, p. 115203(6)

19. Buscarino G. Characterization of E'5 triplet point defects in oxygen-deficient amorphous silicon dioxide / G. Buscarino, S. Agnello, F.M. Gelardi // Phys. Rev. B, 2006, v. 73, p. 045208(8)

20. Formation of electron traps in amorphous silica / M.F. Camellone, J.C. Reiner, U. Sennhauser, L. Shlapbach // Phys. Rev. B, 2007, v. 76, p. 125205(6)

21. Godet, J. Proton-induced fixed positive charge at the Si(100)-Si02 interface / J. Godet, F. Giustino, A. Pasquarello // Phys. Rev. Lett., 2007, v. 99, p. 126102(4)

22. Tuttle B.R. Vacancy-related defects and E'8 center in amorphous silicon dioxide: Density functional calculations / B.R. Tuttle, S.T. Pantelites // Phys. Rev. B, 2009, v. 79, p. 115206(5)

23. Native defects at the Si-Si02 interface-amorphous silicon revisited / D.K. Biegelsen, N.M Johnson, M. Stutzmann, E.H. Poindexter, P.J. Caplan. //Applications of Surface Science, 1985, v. 22/23, p. 879-890

24. Edwards A.H. Theory of the Pb center at the Si-Si02 interface / A.H. Edwards // Phys. Rev. B, 1987, v. 36, p. 9638-9643

25. Jupina M.A. Spin dependent recombination: a 29Si hyperfine study of radiation-induced Pb centers at the Si-Si02 interface / M.A. Jupina, P.M. Lenahan // IEEE Trans. Nuclear Science, 1990, v. 37, №6, p. 16501657

26. Radiation-induced trivalent silicon defect buildup at the Si-Si02 interface in MOS structures / P.M. Lenahan, K.L. Brower, P.V. Dressendorfer, W.C. Johnson. // IEEE Trans. Nuclear Science, 1981, v. 28, №6, p. 41054111

27. Lenahan P.M. Radiation-induced paramagnetic defects in MOS structures / P.M. Lenahan, P.V. Dressendorfer // IEEE Trans. Nuclear Science, 1982, v. 29, №6, p. 1459-1461

28. Lenahan P.M. An electron spin resonance study of radiation-inducedelectrically active paramagnetic centers at the Si-Si02 interface / P.M. Lenahan, P.V. Dressendorfer // J. Appl. Phys., 1983, v. 54, №3, p. 1457-1460

29. Lenahan P.M. Hole traps and trivalent silicon centers in metal-oxide-silicon devices / P.M. Lenahan, P.V. Dressendorfer // J. Appl. Phys., 1984, v. 55, №10, p. 3495-3499

30. Witham H.S. The nature of the deep hole trap in MOS oxides / H.S. Witham, P.M. Lenahan // IEEE Trans. Nuclear Science, 1987, v. 34, №6, p. 1147-1151

31. Aitken J.M. Electron trapping in electron-beam irradiated Si02 / J.M. Aitken, D.R. Young // J. Appl. Phys., 1978, v. 49, №6, p. 3386-3391

32. Young D.R. Electron trapping in Si02 at 295 and 77 K / D.R. Young, E.A. Irene, DJ. DiMaria, R.F. DeKeersmaecker // J. Appl. Phys., 1979, v. 50, №10, p. 6366-6372

33. Hartstein A. Identification of electron traps in thermal silicon dioxide films / A. Hartstein, D.R. Young // Appl. Phys. Letts., 1981, v. 38, №8, p.631-633

34. Feigl F.J. The effects of water on oxide and interface trapped charge generation in thermal Si02 films / F.J. Feigl, D.R. Young, D.J .DiMaria, S. Lai // J. Appl. Phys., 1981, v. 52, №9, p. 5665-5682

35. Schmitz W. Radiation induced electron traps in silicon dioxide / W. Schmitz, D.R. Young // J. Appl. Phys., 1983, v. 54, №11, p. 6443-6447

36. Aslam M. Nature of electron and hole traps in MOS Systems with Poly-Si electrode / M. Aslam, R. Singh, P. Balk // Phys. Stat. Sol.(a), 1984, v. 84,p. 659-668

37. Young D.R. Charge trapping in Si02 / D.R. Young // In: Structure and Bonding in Non-Crystalline Solids New York: Plenum Press, /ed. G.E. Walrafen, A.G. Revesz, 1986, p. 487-496

38. Devine R.A. Ion implantation and ionizing radiation effects in thermal oxides / R.A. Devine // In: Structure and Bonding in Non-Crystalline Solids New York: Plenum Press, /ed. G.E. Walrafen, A.G. Revesz, 1986, p. 519-527

39. DeKeersmaecker R.F. Hole trapping in the bulk of Si02 layers at room temperature / R.F. DeKeersmaecker, D.J. DiMaria // J. Appl. Phys., 1980, v. 51, p. 532-539

40. Gdula R.A. The effects of processing on radiation damage in Si02 / R.A. Gdula // IEEE Trans. Electron Devices, 1979, v. 26, №4, p. 644-647

41. DeKeersmaeker R.F. Electron trapping and detrapping characteristics of arsenic-implanted Si02 layers / R.F. DeKeersmaeker, D.J. DiMaria // J. Appl. Phys., 1980, v. 51, p. 1085-1091

42. Marczewski M. Photoinjection studies of ion-implantation-induced electron traps in MOS structures / M. Marczewski, I. Strzalkowski // Appl. Phys. A, 1982, v. 39, p. 233-236

43. Strzalkowski I. Thermal Depopulation studies of electron traps in ion implanted silica layers /1. Strzalkowski, M. Marczewski, M. Kowalsky // Appl. Phys. A, v. 40, p. 123-127

44. Alexandrovia S. Microscopic location of electron traps induced by arsenic implantation in silicon dioxide / S. Alexandrovia, D.R.Young // J. Appl. Phys., 1983, v. 54, p. 174-179

45. McWhorter P.J. Radiation response of SNOS nonvolatile transistors / P.J. McWhorter, S.L .Miller, T.A. Dellin // IEEE Trans. Nucl. Sci., 1986, v. 33, №6, p. 1414-1419

46. Sundaresan R. Rapid-thermal nitridation of Si02 for radiation-hardened MOS gate dielectrics. / R. Sundaresan, M.M. Matloubian, W.E. Bailey //

47. EE Trans. Nuclear Science, 1986, v. 33, №6, p. 1223-1227

48. Ma T.P. Ionizing radiation effects in MOS devices and circuits / T.P. Ma, P.V. Dressendorfer //New York: J. Wiley, 1989, 670 p.

49. Kooi E. Influence of X-ray irradiation on the charge distributions in metal-oxide-silicon structures / E. Kooi // Philips Res. Repts., 1965, v. 20, p. 306-314

50. Hughes H.L. Surface effects of space radiation on silicon devices / H.L. Hughes // IEEE Trans. Nuclear Science, 1965, v. 12, p. 53-63

51. Grove A.S. A model for radiation damage in metal-oxide-semiconductor structures / A.S. Grove, E.H. Snow // Proc. IEEE, 1966, v. 54, p. 894-895

52. Stanley A.G. A model for shifts in the gate turn-on voltage of insulated-gate field-effect devices induced by ionizing radiation / A.G. Stanley // IEEE Trans. Electron Devices, 1967, v. 14, p. 134-138

53. Paramagnetic point defects in amorphous silicon dioxide and amorphous silicon nitride thin films / W. L. Warren, E. H. Poindexter, M. Offenburg, W. Muller-Warmuth // J. Electrochem. Soc, 1992, v. 139, p. 872-880.

54. Mitchell J.P. Radiation-induced space-charge buildup in MOS structures / J.P. Mitchell // IEEE Trans. Electron Devices, 1967, v. 14, №11, p. 764774

55. Churchill J.N. Electron irradiation effects in MOS systems / J.N. Churchill, T.W. Collins, F.E. Holmstrom // IEEE Trans. Electron Devices, v. 21, №12, p. 768-777

56. Collins T.W. Charge distributions in MOS capacitors for large irradiation doses / T.W. Collins, F.E Holmstrom, J.N. Churchill // IEEE Trans. Nuclear Science, 1979, v. 26, №6, p. 5176-5179

57. Churchill J.N. Dynamic model for e-beam irradiation of MOS .capacitors / J.N. Churchill, F.E. Holmstrom, W. Collins // J. Appl. Phys. 1979, v. 50, №6, p. 3994-4002

58. Churchill J.N. Modeling of irradiation-induced changes in the electrical properties of metal-oxide-semiconductor structures / J.N. Churchill,

59. F.E. Holmstrom, W. Collins // Advances in Electronics and Physics, Academic Press Inc., 1982, v. 58, p. 1-79

60. Sokel R. Numerical analysis of transient photoconductivity in insulators / R. Sokel, R.C. Hughes // J. Appl. Phys., 1982. p. 7414-7424

61. Hughes R.C. Theory of responce of radiation sensing field effect transistors / R.C. Hughes // J. Appl. Phys., 1985, v. 58, №3, p. 1375-1378

62. Герасимов Ю.М. Модель накопления заряда в диэлектрике МДП-структуры / Ю.М. Герасимов, А.Н. Кармазинский // Радиотехника и электроника, 1986, т. 31, №7, с. 1382-1389

63. Гуртов В.А. Моделирование процесса накопления объемного заряда в диэлектриках МДП-структур при облучении / В.А. Гуртов, А.Н. Назаров, Н.В. Травков // ФТП, 1990, т. 24, №6, с. 969-977

64. Vinetskii V.L. Charge and potential distribution in dielectric layers of MOS structures under ionixation / V.L. Vinetskii, G.E. Chaika, E.S. Shevchenko // Phys. Stat. Sol.(a), 1974, v. 26, p. 743-752

65. Гуров К.П. Кинетика образования положительного объемного заряда в диэлектрике МДП-приборов при облучении / К.П. Гуров, JI.K. Израилева, Л.И. Коломийцев // Микроэлектроника, 1977, т. 6, №2, с. 163-171

66. Кинетика накопления индуцированного радиацией заряда в диэлектриках МДП-структур / А.Б. Герасимов, М.М. Джандиери, А.А. Церцвадзе, А.Г. Шило // Микроэлектроника, 1980, т. 9, №5, с. 450-455

67. Chin M.R. Photocurrent generation in thermal SiOi under X-ray irradiation: significance of constant injection / M.R. Chin, T.P. Ma // J. Appl. Phys., 1982, v. 53, №5, p. 3673-3679

68. Влияние мощности дозы гамма-облучения на сдвиг порогового напряжения МДП-транзисторов / Ю.В. Баранов, Ф.Г. Гайсин, Р.Г. Усейнов, Н.Г. Чайковский // ФТП, 1985, т. 19, №10, с. 1883-1885

69. Гуртов В.А. Токи затвора и объемный заряд в двуокиси кремния приэкспозиции под электронным пучком / В.А. Гуртов, А.И. Назаров, О.Ф. Огурцов // Микроэлектроника, 1986, т. 15, №4, с. 314-323

70. Krantz RJ. Applied field and total-dose dependence of trapped charge build up in MOS devices / R.J. Krantz, L.W. Ankerman, T.C. Zeitlow // IEEE Trans. Nuclear Science, 1987, v. 34, №6, p. 1196-1201

71. Saturation of threshold voltage shift in MOSFET's at high total dose / H.E. Boesh, F.B. McLean, J.M. Benedetto, J.M. McGarrity // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1986, v. 33, №6, p. 1191-1197

72. Benedetto J.M. The relationship between Co60 and 10-keV X-ray damage in MOS devices / J.M. Benedetto, H.E. Boesch // IEEE Trans. Nuclear Science, 1986, v. 33, №6, p. 1318-1323

73. Measurement of low-energy X-ray dose enchancement in MOS devices with silicide gates / J.M. Benedetto, H.E. Boesch, T.R. Oldham, G.A. Brown // IEEE Trans. Nuclear Science, 1987, v. 34, №6, p. 15401543

74. Dozier C.M. Photon energy dependence of radiation effects in MOS structures / C.M. Dozier, D.B. Brown // IEEE Trans. Nuclear Science, 1980, v. 27, №6, p. 1694-1698

75. Brown D.B Electron-hole recombination in irradiated Si02 from a microdosimetiy viewpoint / D.B. Brown, C.M. Dozier // IEEE Trans. Nuclear Science, 1981, v. 28, №6, p. 4142-4144

76. Dozier C.M. Effect of photon energy on the response of MOS devices / C.M. Dozier, D.B. Brown // IEEE Trans. Nuclear Science, 1981, v. 28, №6, p. 4137-4141

77. Dozier C.M. The use of low energy X-ray for device testing a comparison with Co60 radiation / C.M. Dozier, D.B. Brown // IEEE Trans. Nuclear Science, 1983, v. 30, №6, p. 4382-4387

78. Charges in metal-oxide-semiconductor samples of various technologies induced by 60Co- and X-ray quanta / H. Ringel, M. Knoll, D. Brannig, W.R. Fahrner // J. Appl. Phys., 1985, v. 57, №2, p.393-399

79. Hamm R.N. Dose calculations for Si-SiCVSi layered structures irradiated by X-rays and Co60 gamma rays / R.N. Hamm // IEEE Trans. Nuclear Science, 1986, v. 33, №6, p. 1236-1239

80. Brown D.B. The phenomenon of electron rollout for energy deposition and defect generation in irradiated MOS devices / D.B. Brown // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1986, v. 33, №6, p. 1240-1244

81. Use of the subthreshold behavior to compare X-ray and Co60 radiation-induced defects in MOS transistors / C.M. Dozier, D.B. Brown, R.K. Freitag, J.L. Trockmorton // IEEE Trans. Nucl. Sei., 1986, v. 33, №6, p. 1324-1329

82. Using a 10-keV X-ray source for hardness assurance / D.M. Fleetwood, R.W. Beegle, F.W. Sexton, P.S. Winokur et al. // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1986, v. 33, №6, p. 1330-1335

83. An evaluation of low-energy X-ray and Co60 irradiations of MOS transistors / C.M. Dozier, D.M. Fleetwood, D.B. Brown, P.S. Winokur // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1987, v. 34, №6, p. 1535-1539

84. Fleetwood D.M. Using laboratory X-ray and cobalt-60 irradiations to predict CMOS device response in strategic and space environments / D.M. Fleetwood, P.S. Winokur, J.R. Schwank // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1988, v. 35, №6, p. 1497-1505

85. Charge yield for cobalt-60 and 10-keV X-ray irradiations of MOS devices / M.R. Shaneyfelt, D.M. Fleetwood, J.R. Schwank, K.L. Hughes // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1991, vol. 38, N6, p. 1187-1194

86. Lay S.K. Interface trap generation in silicon dioxide when electrons are captured by trapped holes / S.K. Lay // J. Appl. Phys., 1983, v. 54, №5,p. 2540-2546

87. Zekeriya V. Dependence of X-ray generation of interface traps on gate metal induced interfacial stress in MOS structures / V. Zekerya, T.P. Ma // IEEE Trans. Nuclear Science, 1984, v. 31, №6, p. 1261-1266.

88. Zekeriya V. Spatial distribution of radiation-induced interface traps under the gate of an Al-Si02-Si capacitor / V. Zekerya, A. Wong, T.P. Ma // Appl. Phys. Lett. v. 46, №1, p. 80-82

89. Radiation effects of double layer dielectric films / K. Watanabe, K. Masataka, O. Takahiro, M. Nagata // IEEE Trans. Nuclear Science, 1986, v. 33, №6, p. 1216-1223

90. Kasama K. Correlation between mechanical stress and hydrogen-related effects on radiation-induced damage in MOS structures / K. Kasama, M. Tsukiji, K. Kobayashi // IEEE Trans. Nuclear Science, 1987, v. 34, №6, p. 1202-1207.

91. McLean F.B. A framework for understanding radiation-induced interface states in Si02 MOS structures / F.B. McLean // IEEE Trans. Nuclear Science, 1980, v. 27, №6, p. 1651-1657

92. Kato M. Radiation effects on ion-implanted silicon-dioxide films / M. Kato, K. Watanabe, T. Okabe // IEEE Trans. Nucl. Sei., 1989, v. 36, №6, p. 2199-2204.

93. Wei L. A novel silicon oxidation method HF enchanced oxidation / L. Wei, Y.S. Xu, Y.S. Zheng // In: Structure and Bonding in Non-Crystalline Solids - New York: Plenum Press, /ed. Walrafen G.E., Revesz A.G. 1986, p. 103-110

94. Silva E.F. Radiation response of MOS capacitors containing fluorinated oxides / E.F. Silva, Y. Nishioka, T.P. Ma // IEEE Trans. Nuclear Science,1987, v. 34, №6, p. 1190-1195

95. Radiation effects on fluorinated field oxides and associated devices / Y. Nishioka, T. Itoga, K. Ohyu, M. Kato, T.P. Ma // IEEE Trans. Nuclear Science, 1990, v.37, №6, p. 2026-2032

96. Levin M.N. Relaxation processes induced in Si-Si02 systems by ionizing radiation and pulsed magnetic field treating. / M.N. Levin, V.M. Maslovsky // Solid State Communications, 1994, v. 90, №12, p. 813816

97. Dressendorfer P.V. Electron and hole transport and tunneling in Si02 / P.V. Dressendorfer. // In: Structure and Bonding in Non-Crystalline Solids New York: Plenum Press /ed. G.E.Walrafen, A.G.Revesz, 1986, p. 485507

98. Schwank J.R. Irradiated silicon gate MOS device bias annealing / J.R. Schwank, W.R. Dawes // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1983, v. 30, №6, p. 1100-1104

99. Physical mechanisms contributing to device "rebound" / J.R. Schwank, P.S. Winokur, PJ. McWroter, Dressendorfer et al. // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1984, v. 31, №6, p. 1434-1438

100. Oldham T.R. Spatial dependence of trapped holes determined from tunneling analysis and measured annealing / T.R. Oldham, A.J. Lelis, F.B. McLean // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1986, v. 33, №6, p. 12031209

101. The nature of the trapped hole annealing process / A.J. Lelis, T.R. Oldham, H.E. Boesch, F.B. McLean // IEEE Trans. Nucl. Sci., 1989, v. 36, №6, p. 1808-1815

102. McWhorter P.J. Modeling the anneal of radiation-induced trapped holes in a varying thermal environment / P.J. McWhorter, S.L. Miller, W.M. Miller // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1990, v. 37, №6, p. 1682-1689

103. Reversibility of trapped hole annealing / A.J. Lelis, H.E. Boesh, T.R. Oldham, F.B. McLean // IEEE Trans. Nuclear Physics, 1988, v. 35,6, p. 1186-1191

104. Pfeffer R.L. Molecular diffusion in a-Si02: its role in annealing radiation-induced defect centers / R.L. Pfeffer // In: Structure and Bonding in Non-Crystalline Solids. New York: Plenum Press, /ed. Walrafen G.E., Revesz1. A.G. 1986, p. 169-176

105. Shanfield Z. Characteristics of hole traps in dry and pyrogenic gate oxides / Z. Shanfield, M.M. Moriwaki // IEEE Trans. Nucl. Sci., 1984, v. 31, №6, p. 1242-1247

106. Современное состояние и перспективы развития радиационной технологии в микроэлектронике / С.Г. Кадменский, М.Н. Левин,

107. B.М. Мещеряков, A.M. Черников // В кн.: Всесоюзный научно-технический семинар "Радиационная технология в производстве интегральных схем" Воронеж: Электроника, 1988, с. 21-26, (ДСП)

108. Сопоставление воздействий различных ионизирующих излучений на параметры серийных МДП БИС / В.Н. Ачкасов, В.Р. Гитлин,

109. Гитлин В.Р. Сопоставление воздействий различных видов ионизирующих излучений на параметры серийных МДП БИС. /

110. B.Р. Гитлин, М.Н. Левин, С.Г. Кадменский, А.В. Татаринцев // Электронная техника, сер. 7, "Технология и организация производства", 1990, №6(163), с. 9-12, (ДСП)

111. Авторское свидетельство СССР № 289949 от 01.03.1989. Способ изготовления МДП БИС / В.Н. Ачкасов, В.Р. Гитлин,

112. C.Г. Кадменский, М.Н. Левин, С.С. Остроухов, А.Н. Стоянов, (ДСП)

113. Левин М.Н. Анализ термостабильности электрофизических параметров облученных МДП БИС / М.Н. Левин, М.А. Трубицына,

114. B.Р. Гитлин // Межвузовская конференция молодых ученых "Наука и ее роль в ускорении научно-технического прогресса" Воронеж, 1987, с. 62

115. Гитлин В.Р. Термостабильность радиационно-индуцированного заряда в МДП-структурах / В.Р. Гитлин, С.Г. Кадменский,

116. C.С. Остроухов // В сб.: V Всесоюзная конференция "Физические проблемы МДП-интегральной электроники" Дрогобыч, 1987, с. 94

117. Авторское свидетельство СССР № 312459 от 03.05.1990. Способ изготовления МДП БИС / В.Н. Ачкасов, В.Р. Гитлин, С.Г. Кадменский, М.Н. Левин, С.С. Остроухов, (ДСП)

118. Патент РФ № 1752128 от 12.08.1993. Способ изготовления МДП БИС

119. В.П. Бугров, В.Р. Гитлин, А.Н. Ивакин, С.Г. Кадменский, М.Н. Левин С.С. Остроухов

120. Патент РФ № 1419418 от 10.08.1993. Способ изготовления МДП транзисторов / В.М. Вахтель, В.Р. Гитлин, И.И. Евсеев, С.А. Еремин, А.Г. Кадменский, С.Г. Кадменский, М.Н. Левин, В.М. Мещеряков, С.С. Остроухов, А.Н. Стоянов, A.M. Черников

121. Авторское свидетельство СССР № 1464797 от 08.11.1988. Способ изготовления МДП БИС / В.Р. Гитлин, А.Н. Ивакин, С.Г. Кадменский, М.Н. Левин, И.Е. Лобов, С.С. Остроухов, (ДСП)

122. Авторское свидетельство СССР № 1461311 от 22.10.1988. Способ изготовления МДП БИС / В.Н. Ачкасов, В.Р. Гитлин, С.Г. Кадменский, М.Н. Левин, С.С. Остроухов, (ДСП)

123. Патент РФ № 1762688 от 12.08.1993. Способ изготовления МДП БИС / В.Р. Гитлин, С.А. Еремин, А.Г. Кадменский, С.Г. Кадменский, М.Н. Левин, С.С. Остроухов, А.Н. Стоянов, В.М. Мещеряков,1. A.M. Черников

124. Авторское свидетельство СССР № 278505 от 01.07.1988. Способ изготовления МДП БИС / В.Р. Гитлин, С.Г. Кадменский,

125. B.Ф. Колесников, М.Н. Левин, С.С. Остроухов, И.Е. Лобов, (ДСП)

126. Вахтель В.М. Стабилизация параметров МДП БИС малыми дозами ионизирующих излучений / В.М. Вахтель, В.Р. Гитлин,

127. C.Г. Кадменский, В.Ф. Колесников, М.Н. Левин, В.М. Мещеряков, С.С. Остроухов // Всесоюзный научно-технический семинар "Радиационная технология в производстве интегральных схем" -Воронеж, 1988, с. 251-252, (ДСП)

128. Response of advanced bipolar processes to ionizing radiation / E.W. Enlow, R.L. Pease, W.E. Combs, R.D. Schrimpf, R.N. Nowlin // IEEE Trans. Nucl. Sei., 1991, v. 38, № 6, p. 1342-1351

129. Lenahan P.M. A physically based predictive model of Si/Si02 interface trap generation resulting from the presence of holes in Si02 / P.M. Lenahan, J.F. Conley //Appl. Phys. Lett., 1997, v. 71, p. 3126

130. Hughes H.L. Radiation effects and hardening of MOS technology: devices and circuits / H.L. Hughes, J.M. Benedetto // IEEE Trans. Nuc. Sei., 2003, v. 50, № 3, p. 500-521

131. Scofield J.H. Correlaion between preirradiation 1/f noise and postirradiation oxide-trapped charge in MOS / J.H. Scofield, T.P. Doerr, D.M. Fleetwood // IEEE Trans. Nucl. Sei., 1989, v. NS-36, p. 1946-1952

132. Fleetwood D.M. Evidence that similar point defects cause 1/f noise and radiation-induced hole trapping in metal-oxide-semiconductor transistors / Phys. Rev. Lett., 1990, v. 64, p. 579-582

133. Scofield J.H Physical basis for nondestructive tests of MOS radiation hardness / J.H. Scofield, D.M. Fleetwood // IEEE Trans. Nucl. Sei., 1991, v. 38, №6, p. 1567-1577

134. Derbenwick G.F. CMOS hardness prediction for low-dose-rate environments / G.F. Derbenwick, H.H. Sander // IEEE Trans. Nucl. Sei., 1977, v. NS-24, № 6, p. 2244-2247

135. Freeman R. A simple model for predicting radiation effects in MOS devices / R. Freeman, A. Holmes-Siedle // IEEE Trans. Nucl. Sei., 1978, v. NS-25, № 6, p. 1216-1225

136. Oldham T.R. Total ionizing dose effects in MOS oxides and devices / T.R. Oldham, F.B. McLean // IEEE Trans. Nucl. Sei., 2003, v. 50, № 3, p.483-499

137. Fleetwood D.M. Total-dose radiation hardness assurance / D.M. Fleetwood, H.A. Eisen // IEEE Trans. Nucl. Sei., 2003, v. 50, № 3, p. 552-563

138. Lenahan P.M. A comprehensive physically based predictive model for radiation damage in MOS systems / P.M. Lenahan, J.F. Conley // IEEE Trans. Nucl. Sei., 1998, v. 45, № 6, p. 2413-2423

139. Моделирование процессов зарядовой деградации кремниевых МОП структур / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, В.Р. Гитлин, В.А. Макаренко, А.Е. Бормонтов // Вестник ВГУ, серия: физика, математика, 2008, № 2, р. 30-36

140. Релаксационные процессы в МДП-элементах интегральных схем, вызванные ионизирующим излучением и импульсным магнитным полем / А.Г. Кадменский и др. // Письма в ЖТФ. 1993, т. 19, № 3, с. 41-45

141. Левин М.Н. Моделирование воздействий ионизирующих излучений на структуру металл-диэлектрик-полупроводник / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Ю.В. Иванков // Конденсированные среды и межфазные границы, 2002, т. 4, № 3, с. 195-202

142. Modeling of Low Intensive Ionizing Radiation Effects in MOS Elements of VLSI Circuits / M.N. Levin, A.V. Tatarintzev, E.V. Bondarenko, V.A. Makarenko, V.R. Gitlin // LVII International Conference on Nuclear

143. Physics, Voronezh, 2007, p. 335

144. Моделирование воздействия ионизирующих излучений низкой интенсивности на МОП элементы СБИС / М.Н. Левин,

145. A.B. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, В.А. Макаренко, В.Р. Гитлин // XIII Международная научно-техническая конференция "Радиолокация, навигация, связь", Воронеж, 2007, т. 2, с. 1568-1582

146. Моделирование воздействия ионизирующих излучений низкой интенсивности на МОП-элементы интегральных схем / М.Н. Левин, Е.В. Бондаренко, A.B. Татаринцев, В.Р. Гитлин, В.А. Макаренко // Известия РАН. Серия физическая, 2009, т. 73, № 2, с. 264-267

147. Левин М.Н. Воздействие ионизирующих излучений и импульсных магнитных полей на систему кремний-двуокись кремния: Дис. доктора физ-мат наук: 01.04.10 Защищена 19.06.1997. Воронеж. 314 с

148. Моделирование процессов рентгеновской корректировки пороговых напряжений МДП интегральных схем / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев,

149. B.А. Макаренко, В.Р. Гитлин // Микроэлектроника, 2006, т. 35, № 5, с. 382-391

150. Макаренко В.А. Моделирование воздействия ионизирующих излучений на зарядовые свойства структур poly-Si-Si02(P)-Si: Дис. канд. физ-мат наук: 01.04.10 Защищена 27.04.2006. Воронеж. 161 с

151. Анализ радиационной стойкости МОП интегральных схем / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Л.А. Минин, Е.В. Бондаренко, В.Р. Гитлин,

152. A.Е. Бормонтов // X Международная научно-техническая конференция "Кибернетика и высокие технологии XXI века", Воронеж, 2009. Т.2. С.770-785

153. Прогнозирование радиационной стойкости МОП интегральных схем / М.Н. Левин, А.В.Татринцев, Е.В. Бондаренко, А.Е. Бормонтов,

154. B.Р. Гитлин // XI Международная научно-техническая конференция "Кибернетика и высокие технологии XXI века", Воронеж, 2010. Т.1.1. C.325-334

155. Методика определения параметров радиационных дефектов и прогноза радиационной стойкости МОП транзисторов / М.Н. Левин, Е.В. Бондаренко, А.Е. Бормонтов, A.B. Татаринцев, В.Р. Гитлин // Письма ЖТФ, Москва, 2010. Т. 36. № 15. С. 38-44