Перенос заряда в МДП-структурах с двуокисью кремния, полученной при низких (100-400°С) температурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

На правах рукописи УДК 621.328

БЕЛОУСОВ Игорь Иванович

ПЕРЕНОС ЗАРЯДА В МДП-СТРУКТУРАХ С ДВУОКИСЬЮ КРЕМНИЯ, ПОЛУЧЕННОЙ ПРИ НИЗКИХ (100-400°С) ТЕМПЕРАТУРАХ

01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск - 1991

Работа выполнена в Институте физики полупроводников Сибирского отделения Академии наук СССР

Научные руководители: доктор физико-математических наук Синица С.П.;

кандидат физико-математических наук Ефимов В. 14.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Французов A.A.

кандидат физико-математических наук Сальиан Е. Г.

Ведущая организация - КИИ физики Сангст-Пстерйургсксго государственного университета

Защита состоится 11 февраля 1992 года в 15 часов на заседании специализированного Совета К 003.05.01 по присуждению ученой степени кандидата наук в Институте физики полупроводников Сибирского отделения АН СССР (630090, Новосибирск, пр. акад. Лаврентьева, 13).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФП СО АН СССР (пр. акад. Лаврентьева, 13)

Автореферат разослан "2-4 " ^¿Лг^И 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор физ.- мат. наук

А.В.Двуреченский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Структуры Si-SiOg и создаваемые на их основе МДП-струхтуры в настоящее время являются одним из основных элементов в технологии изготовления изделий полупроводниковой микроэлектроники. В настоящее время проведено широкое исследование электронных процессов в МДП структурах, созданных на основе термической двуокиси кремния fil.

В последние годы в связи с созданием МДП-приборов на основе полупроводниковых Соединений типа АШВ^ и AIIBVI актуальной задачей является разработка низкотемпературных (100-400°С) способов получения диэлектриков с малыми токами утечки, достаточно высокими пробивными полями и хорошей границей раздела полупроводник-диэлектрик.

Значительное количество работ было посвящено исследованию границ раздела полупроводник-диэлектрик с SiOg, полученной различными методами: осаждением из газовой фазы при атмосферном давлении, плазмохимическим осаждением и фотостимулированным осаждением. Вопросы, связанные с природой и механизмом электропроводности низкотемпературных слоев SiOg исследованы в меньшей степени. Авторы работ отмечают, главным образом, величину тока утечки без анализа механизма проводимости. Первые же исследования электропроводности низкотемпературных слоев SiOg показали, что эти слои имеют значительно более высокую проводимость, чем термический окисел и ВАХ МДП-структур имеют два характерных участка: 1)экспоненциальный рост тока с приложенным полем; 2) замедление роста тока и выход на насыщение [2,3]. Тенденция ВАХ МДП-структур к насыщению при обогащающих напряжениях наблюдалась также для низкотемпературных слоев SiOg, полученных другими методами, однако, механизм и природа насыщения тока оставались невыясненными. Кроме того, было показано, что при температуре 77 К низкотемпературные слои S1имеют проводимость качественно и количественно совпадающую с обычной для термической SiOg проводимостью 5аулера-Нордгейма [41. При температуре измерения выше 160 К проводимость слоев экспоненциально зависит от температуры с

энергией активации 0,65 эВ. Это дало основание авторам работ [5,61 сделать предположение об ионном механизме переноса и накопления заряда, однако прямых доказательств этого предположения приведено не было. Таким образом, невыясненными являются вопросы, связанные с механизмом переноса и накопления заряда и природой проводимости низкотемпературных слоев БК^.

Цельр настоящей работы является исследование природы и механизма транспорта заряда в слоях БК^, полученных при низких температурах.

Основные задачи:

1.Уточнить зонную энергетическую диаграмму МДП-структуры с низкотемпературной двуокисью кремния.

2. Исследовать температурные и полевые зависимости сквозного тока. Установить механизм переноса и накопления заряда в МДП-структурах.

3.Исследовать природу проводимости низкотемпературных слоев 51024. Изучить электрофизические характеристики слоев

полученных различными методами.

Научная новизна.

1.Уточнена зонная энергетическая диаграмма МДП-структуры с низкотемпературной двуокисью кремния:

- показано, что в объеме 5Ш2, полученной при низкой температуре, имеется большое количество локализованных состояний, расположенных вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика;

- установлено наличие переходного слоя окислов алюминия

в структурах с 3102, содержащей воду и ОН-группы, который блокирует инжекцию носителей заряда из металла.

2.Установлено, что низкотемпературные слои 5102, полученные четырьмя различными методами имеют одинаковые закономерности в электропроводности. Полевые и температурные зависимости тока не зависят от материала подложки, полярности приложенного напряжения и материала металлического электрода.

3. Показано, что сквозной ток через слои и

накопление заряда в них достаточно хорошо описываются в рамках прыжкового механизма проводимости по локализованным состояниям, расположенным вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика с плотностью состояний К?* см3 и шириной зоны состояний 0,8-1,0 эВ.

4. Впервые сделаны определенные выводы о знаке носителей, участвующих в переносе заряда в МДП-структурах с ЗЮ2, полученной различными методами. Установлено, что в структурах с 5102, содержащей воду и ОН-группы с алюминиевым электродом, перенос заряда осуществляется носителями, инжектированными из полупроводника - электронами из зоны проводимости при "+" на металле и дырками из валентной зоны при "-" на металле. В МДП-структурах с золотым электродом, кроме того, имеет место встречный поток носителей заряда противоположного знака из диэлектрика в соответствующую зону полупроводника.

5.На основании экспериментальных данных сформулированы требования к модели локальных центров. Показано, что модели кремниевых и кислородных заряженных дефектных центров удовлетворяют всем основным требованиям модели локализованных состояний, обеспечивающих перенос заряда в диэлектрике, и могут быть предложены для объяснения природы проводимости слоев.

Основные положения, выносимые на защиту совпадают с перечнем научной новизны.

Практическая ценность работы.

1.Полученные в работе данные по проводимости и электрофизическим характеристикам слоев 3102, ФСС и БФСС используются при контроле и оптимизации технологии осаждения низкотемпературных диэлектрических слоев.

2.Полученные данные о местоположении заряда в МДП структурах с низкотемпературными слоями 5102, ФСС и БФСС и рекомендации по его снижению могут, быть полезны при разработке технологии изготовления полупроводниковых приборов.

3.Полученные экспериментальные результаты о наличии переходного слоя окислов алюминия в структурах с 5102«

содержащей воду и ОН-группы необходимо учитывать при определении диэлектрической проницаемости слоев из емкостных измерений, а также при разработке МДП приборов и исследовании транспорта заряда.

Практическое использование результатов диссертации подтверждено актом внедрения.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на V семинаре "Физическая химия поверхности монокристаллических полупроводников" (Владивосток, 1985), на VII и VIII Всесоюзных конференциях молодых ученых и специалистов "Разработка и изготовление твердотельных изделий электронной техники" (Новосибирск, 1986 и 1987), на II Всесоюзном совещании-семинаре "Математическое моделирование и экспериментальное исследование электрической релаксации в элементах микросхем" (Одесса, 1986), на IX Всесоюзном симпозиуме "Электронные процессы на поверхности и в тонких слоях полупроводников" (Новосибирск, 1988), на VI Республиканской научно-технической конференции "Физические проблемы МДП интегральной электроники" (Севастополь, 1990), на Всесоюзном совещании по физико-химическим методам исследования материалов микроэлектроники (Иркутск, 1990), а также на семинаре Отдела поверхностных явлений ИФП СО АН СССР.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 11 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы составляет 159 страниц, включая 49 рисунков на 40 страницах и список цитируемой литературы из 112 наименований на 12 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована цель работы, кратко изложено содержание диссертации, указаны научная новизна, практическая ценность

и апробация работы.

В первой главе обсуждаются литературные данные по электрофизическим свойствам МДП-структур с 5102, полученной различными методами. Рассматриваются методы получения слоев 5Ю2, структура и состав пленок. Приведены результаты исследования свойств границы раздела диэлектрик-полупроводник с термической двуокисью кремния и с Б!^, полученной при низких температурах. Авторы работ отмечают ухудшение основных электрофизических характеристик слоев 5102 <е, Епр) при понижении температуры синтеза и большую величину плотности поверхностных состояний (Ю^-Ю^см^эВ-1) в МДП-структурах на основе полупроводниковых соединений 1пР, 1пАз, СаАэ.

Менее полно изучены вопросы, связанные с природой и механизмом электропроводности низкотемпературных слоев Б!^. Авторы работ отмечают, главным образом, повышенную, по сравнению с термическим окислом, величину токов утечки без анализа механизма проводимости. Отмечается тенденция ВАХ МДП-структур к насыщению при обогащающих напряжениях [2,3], однако механизм и природа насыщения тока оставались невыясненными. Кроме того, было показано, что при температуре 77 К низкотемпературные слои Э102 имеют проводимость качественно и количественно совпадающую с обычной для термической БЮ2 проводимостью Фаулера-Нордгейма [41. В работах [5,61 было сделано предположение об ионном механизме переноса к накопления заряда, однако, прямых доказательств этого предположения приведено не было.

В конце главы на основании обзора литературных данных сформулированы цель и основные задачи работы.

Во второй главе уточняется энергетическая диаграмма МДП-структуры с низкотемпературной двуокисью кремния.

Методом внутренней фотоэмиссии проведены измерения величины барьеров А1 -3102, Аи-Б102, Б1-Б102 для электронов на структурах с Б]^, полученной в реакторе пониженного давления (РПД-методом) при 250°С. Для сравнения были проведены измерения на структурах с термическим окислом. Измерения показали, что величины барьеров Б1-Б102, Аи-БЮ2 для электронов меньше соответствующих величин для термического

окисла на 0,3-0,4 эБ.

Существенная поправка сделана в зонной энергетической диаграмме МДП-структуры с алюминиевым электродом. Установлено, что емкость МДП-структуры с алюминиевым контактом в обогащении на 13-16% меньше емкости структуры с контактом из золота, изготовленных на одном и том же образце. Уменьшение емкости структуры с AI электродом означает, что в процессе металлизации идет образование переходного слоя толщиной 10-12 нм, по-видимому, AlgOg за счет взаимодействия AI с водой и ОН-группами, присутствующими в диэлектрике. Это необходимо учитывать при построении ВАХ МДП-структур, определении диэлектрической проницаемости слоев из емкостных измерений, а также при исследовании транспорта заряда.

Оценка величины барьера для электронов на границе Si-SiOg была сделана другим независимым методом - путем снятия ин&ёкционной DAX по накоплению электронов из лсзушках в Si02 при 77 К. Измерения проводились на структурах с Si02, полученной при 150, 250 и 400°С РПД-методом. Если использовать известные для термической Si02 значения эффективной массы электрона m*x=0,42mo, то получим, что с уменьшением температуры синтеза величина барьера Si-SiOg плавно уменьшается от 3,0 (Тс=400°С) до 2,7 эВ (Тс=150°С). Полученные результаты хорошо согласуются с прведенной выше оценкой величины барьера Si'-Si02 для электронов из фотоэмиссионных измерений.

Приведены экспериментальные данные по накоплению заряда, доказывающие наличие локализованных состояний в объеме низкотемпературных слоев SiOg. Измерения проводились на структурах 51-5102(|>)-5Ю2-металл с подслоем термического окисла. К стуктуре прикладывалось напряжение V0 в течение 5

а

мин. Затем структура охлаждалась под напряжением до температуры 77 К и измерялся сдвиг напряжения плоских зон (AVpg). Такая же процедура использовалась для каждого значения приложенного напряжения. Зависимости AVpg(Va> измерялись на структурах с SiOg, полученной РПД-методом и из потока молекул SiO в кислороде. Установлено, что накопление заряда в объеме Si02 увеличивается почти на порядок при замене AI на Au. Это связано с существованием, как было

показано выше, переходного слоя окисла А1 на границе БК^-А!, который блокирует инжекцию носителей заряда из алюминия в

зю2.

Рассматривается упрощенная модель заполнения ловушек в предположении, что заряд копится на плоскости, расположенной на расстоянии Хс от границы раздела двух диэлектриков. Показано, что величина Хс определяется параметрами структуры и наклоном зависимости ЛУрр(Уа). Расчеты показали, что Хс=(0,25-0,3)с1н, где с!н- толщина низкотемпературного диэлектрика. Значение Хс 0,25^ соответствует "треугольному" распределению заряда, когда концентрация заполненных ловушек равномерно увеличивается с приближением к границе раздела Кроме того, из экспериментальных данных по накоплению заряда следует, что локализованные состояния расположены в середине запрещенной зоны диэлектрика, поскольку накопление заряда происходит при относительно слабых (1-4 МВ/см) полях в 5102» в которых выход носителей в разрешенные зоны диэлектрика невозможен из-за достаточно больших величин барьеров на контактах.

В третьей главе приведены экспериментальные результаты исследования переноса заряда в слоях 5102, полученных при низких температурах.

Слои ЭЮ2 толщиной около 100 нм получались следующими методами: 1) Осаждением из газовой фазы в реакторе пониженного давления ( 100 Па) путем окисления моносилана кислородом в интервале температур 100-400°С (РПД-метод); 2) Осаждением из газовой фазы при атмосферном давлении при температуре подложки 200°С; 3) В высоковакуумной системе из потока молекул БЮ в кислороде при давлении Па и температуре подложки 30(9 С;

4) Плазмохимическим осаждением: а) при температуре подложки 100°С, Г=400 кГц, 51Н4+02; б) при температуре подложки 270°С, Г =13,58 МГц, Б1Н4+Ы20.

Показано, что низкотемпературные слои ЗШ2, полученные четырьмя различными методами имеют одинаковые закономерности в электропроводности. ВАХ МДП-структур имеют два характерных участка: 1)экспоненциальный рост тока с приложенным полем; 2)замедление роста тока и выход на насыщение. На участке экспоненциальной зависимости ЛЕ) проводимость МДП-структуры

не зависит от материала металлического электрода, полярности приложенного напряжения и материала подложки.

Исследовались температурные зависимости тока. Результаты получены на структурах Б1-Б102_А1 с 5102, полученной различными методами. Зависимости тока от температуры являются активационными. Величина энергии активации Ф составляет 0,5-0,7 эВ и линейно зависит от электрического поля.

Установлен механизм насыщения тока на ВАХ структур с низкотемпературной двуокисью кремния. Исследования показали, что после приложения к структуре электрического поля ток некоторое время практически не меняется и в определенный момент времени (в зависимости от величины приложенного поля и температуры) начинается релаксация тока по закону Л 1/Ь. Такой же закон имеет место в известной модели релаксации тока, когда часть прошедшего заряда накапливается вблизи инжектирующего электрода, тем самым уменьшая электрическое поле. Дальнейшие исследования показали, что в процессе протекания сквозного тока наблюдается накопление заряда вблизи границы Б1-5102. При этом зависимости Ф(Е) и ЛЕ) для тока накопления имеют такой же наклон, как и соответствующие зависимости для сквозного тока. Разница в величине сквозного тока и тока накопления заряда на 2 порядка означает, что захватывается малая часть носителей заряда, протекающих через диэлектрик.

Из приведенных выше фотоэмиссионных измерений следует, что величины барьеров и А1-БЮ2 для электронов

являются достаточно большими, чтобы исключить из рассмотрения механизмы проводимости, связанные с выходом носителей заряда в разрешенные зоны диэлектрика (эмиссия Шоттки, эмиссия Пула-Френкеля, ТОПЗ) в исследуемом интервале полей 1-4 МВ/см. Единственной моделью, соответствующей всем экспериментальным данным, является модель прыжковой проводимости по локализованным состояниям, расположенным вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика.В рамках этой модели ток описывается следующим выражением 171:

Л = Л0ехр

Ф0- еЛЕ кТ

ехр(-2аЮ (1)

где Ф0 - разность энергий локальных центров в отсутствие внешнего поля, 1/а - длина локализации, е - заряд электрона, И - среднее расстояние между локальными центрами. Согласно выражению (1) среднее расстояние между ловушками можно определить из независимых температурных и полевых измерений. Величина II, определенная из ВАХ составляет 1,1-1,2 нм. Найденное из зависимостей Ф(Е) значение 11=0,9-1,0 нм близко к значению К, полученному из ВАХ структур и соответствует плотности состояний К?1 см . Экстраполяция зависимостей Ф(Е) к нулевому полю дает величину Фо=0,8-1,0 эВ.

Получены экспериментальные данные, позволяющие сделать определенные выводы о знаке носителей, участвующих в переносе заряда. Установлено, что в режиме стационарного обеднения на ВАХ МДП-структур имеет место участок насыщения тока, при этом величина тока насыщения зависит от освещенности образца. Насыщение тока наблюдается при обеих полярностях напряжения и однозначно указывает на то, что носители заряда вытягиваются из полупроводника в диэлектрик - электроны из зоны проводимости при "+" на металле и дырки из валентной зоны при "-" на металле.

Для разделения электронной и дырочной компонент тока использовались транзисторные структуры с индуцированным каналом р-типа. В качестве подзатворного диэлектрика использовался слой двуокиси кремния, полученной при 400°С РПД-методом. Измерения показали, что в МДП-структурах с А1 электродом в переносе заряда участвуют преимущественно носители заряда, инжектируемые из полупроводника в диэлектрик, при этом обратный поток носителей заряда пренебрежимо мал. Инжекцию носителей заряда из металла блокирует переходный слой окислов алюминия, образующийся при нанесении алюминия на слои 5Ю2, содержащие воду и ОН-группы. В МДП-структурах с золотым электродом, по-видимому, имеет место встречный поток носителей заряда противоположного знака из диэлектрика в соответствующую зону полупроводника.

Из экспериментальных данных по переносу и накоплению заряда следует, что транспорт заряда в объеме низкотемпературных слоев БЮ2 осуществляется по одним и тем же локализованным состояниям, расположенным вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика, при обеих полярностях напряжения.

В четвертой главе рассматриваются вопросы, связанные с природой проводимости низкотемпературных слоев ЭК^. Показано, что слои 5102, полученные при температуре около 100°С РПД-методом и слои, полученные при более высоких температурах имеют различные механизм и природу проводимости.

Исследования показали, что выдержка ЫДП-структуры с БЮо, полученной при 100°С РПД-методом, под напряжением в

с

течение 3-10 с приводит к значительному (на 2-6 порядков) уменьшению проводимости диэлектрика и уменьшению емкости структуры в обогащении. Уменьшение емкости структуры означает, что уменьшается диэлектрическая проницаемость слоев. Уменьшение с слоев после выдержки под напряжением объясняется в рамках модели электролиза воды, присутствующей в порах слоев. Этим же механизмом объясняется большая величина показателя экспоненты в ВАХ и природа начального участка резкого уменьшения тока во времени на кривой релаксации тсйса.

Исследования электрофизических свойств слоев 8102» полученных в интервале температур 150-400°С четырьмя различными методами показали, что описанные выше эффекты характерны только для слоев, полученных при 100°С, и в более высокотемпературных слоях не наблюдаются. Кроме того, сделанное в более ранних работах предположение об ионном механизме проводимости слоев 5Ш2, полученных при 150-400°С, противоречит следующим экспериментальным данным:

1)Изменения условий на контактах оказывают значительное влияние на транспорт заряда: а)введение в МДП-структуру подслоя термического окисла толщиной более 10 нм приводит к полному исчезновению проводимости структуры в полях менее 5 МВ/см; б)накопление заряда в объеме 5102 при охлаждении структуры под напряжением увеличивается почти на порядок при замене А1 на Аи.

2)Слои 5102. полученные из потока молекул Б10 в кислороде, (не содержащие воды и ОН-групп) имеют такие же закономерности в проводимости, как и слои 5102, полученные другими методами.

3)Слои БЮр (Т =150°С) после отжига при 800°С в потоке

о

02 и слои,полученные при 400 С, отличаются по содержанию воды и ОН-групп на 2 порядка, но при этом имеют одинаковые полевые и температурные зависимости тока.

Рассмотрена связь электропроводности слоев с микропорами. Исследования показали, что при понижении температуры синтеза с 400 до 150°С концентрация микропор в слоях возрастает в 2-4 раза, но при этом проводимость слоев возрастает на 5 порядков. Добавки в газовую смесь в процессе синтеза аммиака в 2-3 раза снижают пористость слоев, при этом проводимость слоев возрастает на 4 порядка. Кроме того, установлено, что проводимость слоев при фиксированной величине электрического поля не зависит от толщины пленки в интервале 25-200 нм. Следовательно, перенос заряда в слоях 5102 осуществляется по всей площади структуры и непосредственно не связан с микропорами, присутствующими в пленках.

Выше нами было показано, что транспорт заряда в низкотемпературных (Тс=150-400°С) слоях БЮ^ достаточно хорошо описывается в рамках прыжкового механизма проводимости по локализованным состояниям, расположенным вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика. Поэтому логично связывать природу проводимости слоев с локализованными состояниями, существование которых было установлено описанными выше экспериментами по накоплению заряда в диэлектрике при охлаждении структуры под напряжением. На основании экспериментальных данных сформулированы основные требования к модели локальных центров. Рассмотрены известные модели дефектов, дающих состояния, расположенные вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика. Показано, что модели кремниевых и кислородных заряженных дефектных центров (модели УАР-дефектов) удовлетворяют всем основным требованиям модели локализованных состояний в низкотемпературных слоях двуокиси кремния и могут быть предложены для объяснения природы повышенной проводимости слоев.

В пятой главе приведены основные электрофизические характеристики (Ор Мзд,Епр с) низкотемпературных слоев БК^, полученных четырьмя различными методами, слоев ФСС и БФСС.

Снижение температуры синтеза приводит к значительному ухудшению качества границы раздела полупроводник-диэлектрик, увеличению диэлектрической проницаемости и проводимости слоев. Показано, что заряд, присутствующий в МДП-структурах, расположен преимущественно на поверхностных состояниях вблизи границы раздела полупроводник-диэлектрик. Введение тонкого подслоя термической двуокиси кремния на перед осаждением низкотемпературных слоев ЗК^, ФСС и БФСС приводит к значительному (3-10 В) уменьшению величины Урр и улучшению зарядовой стабильности структур.

Исследована электропроводность слоев ФСС, полученных при 420"С, с концентрацией фосфора в пределах 1,5-8,0 вес.% Показано, что фосфор, присутствующий в слоях ФСС, непосредственно не участвует в переносе заряда. Из анализа полевых и температурных зависимостей тока следует, что проводимость слоев ФСС является электронной и соответствует прыжковому механизму проводимости низкотемпературных слоев БЮ2 по локализованным состояниям, расположенным вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании фотоэмиссионных измерений и данных по накоплению заряда в объеме диэлектрика уточнена зонная энергетическая диаграмма МДП-структуры:

- в объеме 5Ю2, полученной при низких температурах, имеется большое количество локализованных состояний, расположенных вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика;

- при нанесении А1 на слои содержащие воду и ОН-группы, образуется переходный слой окислов алюминия толщиной 10-12 нм, который блокирует инжекцию носителей

заряда из металла.

2.Установлено, что низкотемпературные слои 5102, полученные четырьмя различными методами имеют одинаковые закономерности в электропроводности. Полевые и температурные зависимости тока не зависят от материала подложки, полярности приложенного напряжения и материала металлического электрода.

3.Показано, что перенос и накопление заряда в слоях 5102, полученных при низких температурах, достаточно хорошо описывается в рамках прыжкового механизма проводимости по локализованным состояниям, расположенным вблизи середины запрещенной зоны диэлектрика с плотностью состояний

1(7* см3 и шириной зоны состояний 0,8-1,0 эВ.

4. Установлено, что в МДП-структурах с Б102, содержащей воду и ОН-группы, с алюминиевым электродом перенос заряда осуществляется носителями, инжектированными из полупроводника - электронами из зоны проводимости при "+" на металла и дырками из валентной зоны при "-" на металле. В структурах с золотым электродом, кроме того, имеет место встречный поток носителей заряда противоположного знака из диэлектрика в соответствующую зону полупроводника.

Перенос заряда в объеме низкотемпературных слоев 6102 осуществляется по одним и тем же локализованным состояниям при обеих полярностях напряжения.

5. Установлено, что низкотемпературные слои 5Ю2, полученные различными методами, слои ФСС и БФСС имеют одни и те же механизм и природу проводимости.

6. На основанин экспериментальных данных сформулированы требования к модели локальных центров. Показано, что модели кремниевых и кислородных заряженных дефектных центров удовлетворяют всем основным требованиям модели локализованных состояний, обеспечивающих перенос заряда в диэлектрике, и могут быть предложены для объяснения природы проводимости слоев.

7.Определены основные электрофизические характеристики «Зг, Епр, с) низкотемпературных слоев 5Ш2, полученных различными методами, слоев ФСС и БФСС.

Показано, что заряд, присутствующий в МДП-структурах расположен преимущественно на поверхностных состояниях вблизи

границы раздела полупроводник-диэлектрик.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

печатных работах:

1. Белоусов И. И., Ефимов В.М. Электрофизические свойства низкотемпературных слоев двуокиси кремния // Разработка и изготовление твердотельных изделий электронной техники: Материалы VII конф. молодых ученых и специалистов, Новосибирск, май 1986 г. -М.: ЦНИИ "Электроника", 1986.- С. 16-18.

2. Белоусов И.И., Ефимов В.М., Ковчавцев А.П., Судниченко М.Г. Электрофизические и физико-химические свойства низкотемпературных слоев SiOg. подвергнутых термическим обработкам // Разработка и изготовление твердотельных изделий электронной техники: Материалы VIII конф. молодых ученых и специалистов, Новосибирск, май 1986 г.-М.: ЦНИИ "Электроника", 1987.-С. 9-10.

3. Белоусов И.И., Ефимов В.М., Нестерова С.Н., Синица С.П. Электропроводность слоев SiOg полученных при низких температурах // Микроэлектроника,- 1987.- Т.16, Вып.З.-С.275-280.

4. Белоусов И. И., Воронцов В. В., Ефимов В.М. Особенности электрофизических свойств МДП-структур с пиролитической двуокисью кремния // Электронные процессы на поверхности и в тонких слоях полупроводников: Тезисы доклада IX Всес. симпоэ., Новосибирск, июнь 1988г.- Новосибирск, 1988.- Ч.1.- С. 46-47.

5. Белоусов И.И., Синица С.П. Механизм проводимости МДП-структур с низкотемпературной двуокисью кремния // там же.- С. 48-49.

6. Белоусов И. И., Ефимов В.М., Синица С. П. Механизм проводимости слоев двуокиси кремния, полученных при низких температурах // Микроэлектроника, - 1989.-Т. 18, Вып. 4.-С. 291-296

7. Белоусов И.И., Ефимов В.М., Синица С.П. Перенос заряда в МДП-структурах с низкотемпературной двуокисью кремния // Физические проблемы МДП интегральной электроники: Тезисы доклада VI Республ. научно-техн. конф., Севастополь, июнь 1990 г.- Киев, 1990,- С. 21.

8. Белоусов И. И., Ефимов В. М., Духанова Т. Г. Электропроводность слоев фосфоросиликатного стекла, полученных при низких температурах // Микроэлектроника. - 1990.- Т. 19, Вып. 6.- С. 604-607.

9. Belousov I.I., Efimov V.M., SinitsaS.P., Vorontsov V.V., Shklyaev A.A. Charge transport in MOS-structures with low-temperature silicon dioxide films // phys.stat.sol.(a). - 1991.- V.125, Ml.- P.387-396.

10. Белоусов И. И., Ефимов В.М., Синица С. П. Электрофизические свойства низкотемпературных слоев SiOg.- Новосибирск, 1991,- 52 с. (Препринт/ АН СССР, Сиб. отд-ние, ин-т физики полупрводников; N 5).

11.Белоусов И.И., Воронцов В.В., Ефимов В.М. Два механизма релаксации тока в низкотемпературных слоях двуокиси кремния // Физика окисных пленок: Тезисы доклада III Всес. научной конф., Петрозаводск, апрель 1991 г.Петрозаводск, 1991.- С. 36.

ЛИТЕРАТУРА

1. Nicollian Е.Н., Brews J.R. MOS physics and technology // Willey, Hew York, 1982.

2. Deal B.E., Fleming P.J., Castro P.L. Electrical properties of vapor-deposited silicon nitride and silicon oxide films on silicon // J.Electrochem.Soc.- 1968.- V.115, N 3.-

P.300-307.

3. Messick L. InP/Si02 MIS structure // J.Appl.Phys.- 1976.-V.47, N 11.- P.4949-4951.

4. Ковчавцев А. П., 'Курышев Г. JI., Дроздов В. Н., Липатникова О.С. Механизм поперечной проводимости МДП-структур на основе арсенида индия при низкой температуре // Поверхность. Физика, химия, механика.- 1984,- Вып.8.- С.68-72.

5. Ковчавцев А.П., Курышев Г.Л., Дроздов В.Н. Полевой дрейф ионов в МДП-структурах на основе арсенида индия // Микроэлектроника. - 1986,- Т. 15. - Вып. 4.- С. 324-327.

6. Золотов М.В., Валишева Н.А., Гуртов В.А., Курышев Г.Л. Поляризационные процессы и электропревращения в пироли-тических оксидах SiOg на поверхности антимонида индия //

Поверхность. Физика, химия, механика.- 1988.- Вып.9.-С. 69-74.

7. Hill R.M. Hopping conduction in amorphous solids // Phil. Mag.- 1971.- V.24, N.192.- P.1307-1325.