Спектроскопия глубоких уровней в полупроводниковых структурах

Бормонтов, Александр Евгеньевич

Спектроскопия глубоких уровней в полупроводниковых структурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Бормонтов, Александр Евгеньевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Спектроскопия глубоких уровней в полупроводниковых структурах»

Автореферат диссертации на тему "Спектроскопия глубоких уровней в полупроводниковых структурах"

'21

На правах рукописи

БОРМОНТОВ Александр Евгеньевич

СПЕКТРОСКОПИЯ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ

Специальность 01.04.10 - Физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

~ 2 -ПЕН 2010

Воронеж-2010

004614921

Работа выполнена в Воронежском государственном университете

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, профессор М.Н. Левин

доктор физико-математических наук, профессор H.H. Безрядин

доктор физико-математических наук, профессор В.В. Свиридов

Воронежский государственный технический университет

Защита состоится 16 декабря 2010 г. в 15— на заседании диссертационного совета Д 212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, Воронеж, Университетская пл., 1, ВГУ, физический факультет, ауд. 435.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

т:

МАРШАКОВ В.К

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей задачей, которую приходится решать разработчикам и производителям полупроводниковых приборов является определение концентрации и параметров глубоких уровней (ГУ) в полупроводниках. Связано это с тем, что ГУ определяют такую важную характеристику полупроводника как время жизни и влияют на параметры приборов гораздо сильнее, чем мелкие центры. Наличие глубоких центров - некоторых примесей, радиационных дефектов, дефектов термообработки - придаёт полупроводникам как полезные, так и нежелательные свойства. Поэтому исследование свойств ГУ является одним из основных и актуальных направлений современной физики полупроводников, что стимулирует, в свою очередь, развитие методов определения параметров ГУ.

В настоящее время для определения параметров ГУ широко используется метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней (РСГУ или DLTS - Deep Level Transient Spectroscopy). Достоинствами метода являются высокая чувствительность, возможность определения параметров ГУ при изменении их заполнения как основными, так и неосновными носителями, возможность исследования ГУ как в полупроводниковых приборах, изготовленных по реальной технологии, так и в исходном полупроводнике. Вместе с тем, при реализации метода возникает ряд аппаратно-измерительных, вычислительных и методологических проблем, снижающих точность, а иногда и объективность полученных данных, устранение которых особенно важно в практическом отношении.

Другую проблему создают электронейтральные дефекты, образующие ГУ в МОП структурах, не заряжающиеся под температурно-полевыми воздействиями. Такие дефекты существенным образом снижают надежность изделий, но недоступны для обнаружения и исследования электрофизическими методами. Примерами таких латентных дефектов являются напряженные Si-О связи в слоях оксида кремния или наличие в этих слоях атомарного и молекулярного водорода. Никак не проявляясь в исходных электрофизических характеристиках, указанные дефекты катастрофически снижают радиационную стойкость изделий. Выявление подобных дефектов очень важно для разработки специальных изделий, предназначенных к использованию в условиях внешних дестабилизирующих факторов. Это определяет актуальность создания методов исследования дефектов с ГУ в МОП структурах с использованием ионизирующих излучений (ИИ) в качестве тестирующего воздействия.

Основные проблемы, возникающие при интерпретации и анализе результатов экспериментальных исследований дефектов с глубокими уровнями в многослойных полупроводниковых структурах (диодах Шотгки, МОП структурах), обусловлены тем, что наблюдаемые изменения электрофизических параметров исследуемых структур являются интегральным результатом дефектообразования, происходящего по разным механизмам в полупроводниках, диэлектриках и границах раздела. Эти проблемы можно разрешить только комплексным подходом, подразумевающим совместное использование набора прецизионных методов исследования дефектов в каждом слое исследуемой структуры.

Необходимость решения указанных проблем определяет актуальность разработки прецизионных методов исследования дефектов с глубокими уровнями в слоях и границах раздела многослойных полупроводниковых структур, включая развитие существующих и апробацию разрабатываемых методов.

Цель работы: повышение эффективности методов исследования электрически активных дефектов с ГУ в полупроводниках и МОП структурах и методов, основанных на использовании радиационных воздействий, для обнаружения латентных дефектов, недоступных для контроля электрическими методами. Для этого решались следующие задачи:

1. Разработка прецизионных методик релаксационной спектроскопии ГУ в полупроводниках с использованием алгоритмов статистического поиска и преобразования Лапласа, создание программно-измерительного комплекса для их практической реализации.

2. Разработка методики определения параметров латентных дефектов с ГУ в кремниевых МОП структурах с использованием ИИ для анализа радиационной стойкости МОП ИС в условиях низкоинтенсивного (космического) облучения.

3. Разработка методики контроля параметров МОП структуры с учетом зарядовых флуктуаций для исследования влияния флуктуаций и ИИ на спектр поверхностных состояний (ПС), электрические параметры и характеристики кремниевой МОП структуры.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен новый алгоритм обработки и анализа временных релаксационных сигналов, основанный на закономерностях математической статистики.

2. Разработана прецизионная методика определения параметров ГУ, основанная на применении метода ЬарЬсе-ОЬТЭ с регуляризацией по Ь-кривой (1Х-01_Т8 методика), позволяющая определять параметры ГУ с близкими значениями коэффициентов эмиссии.

3. Выявлена особенность ионизации метастабильных центров, проявляющаяся в пересечении зависимостей Аррениуса для глубоких уровней бивалентного центра. Предложена модель кинетики ионизации этих центров, в соответствии с которой наблюдаемое пересечение связано с процессами обмена носителей между ГУ и зоной разрешенных энергий.

4. Предложена методика определения параметров радиационных дефектов из экспериментальных дозовых и релаксационных зависимостей порогового напряжения МОГГГ.

5. Разработана флуктуационная модель вольт-фарадной характеристики (ВФХ) МОП структуры, позволяющая учесть наличие флуктуаций поверхностного потенциала полупроводника в расчетах спектра ПС и других электрофизических параметров структуры.

Научная и практическая ценность работы.

1. Новый статистический метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней повышает степень достоверности и точности определения параметров ГУ, определяющих характер изотермической релаксации емкости (ИРЕ) исследуемой диодной структуры.

2. Новая ЬЬ-ПЬТЗ методика позволяет определять параметры ГУ с близкими значениями коэффициентов эмиссии, а также параметры не только одновалентных, но и метастабильных центров, что невозможно при применении традиционного метода БЬТБ.

3. Новую модель ионизации метастабильных центров, основанную на закономерностях перезарядки уровней бивалентного центра в арсениде галлия, можно использовать при определении параметров ГУ в других полупроводниковых материалах.

4. Предложенная методика для определения параметров радиационных дефектов в МОПТ позволяет установить параметры ГУ и предсказать поведение МОПТ под воздействием ИИ с необходимой мощностью дозы, включая низкоинтенсивное ИИ.

5. Предложенная флуктуационная модель ВФХ МОП структуры позволяет учесть наличие флуктуаций поверхностного потенциала в расчетах спектра ПС и существенно повысить точность контроля электрофизических параметров МОП структуры.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Статистический метод ПЬТБ. Регистрация семейства характеристик ИРЕ в широком температурном диапазоне и применение алгоритмов статистического поиска решения повышают достоверность, точность определения параметров ГУ и позволяют рассчитать погрешность их определения в рамках приближений традиционного метода ВЦГЗ.

2. LL-DLTS методика позволяет определять параметры ГУ с близкими значениями коэффициентов термической эмиссии, а также параметры не только одновалентных, но и метастабильных центров.

3. Экспериментальные результаты исследования глубоких уровней в монокристаллах арсенида галлия. Установленные закономерности, связанные с перезарядкой бивалентных центров. Модель ионизации метастабильных центров.

4. Методика определения параметров радиационных дефектов с ГУ в МОПТ из экспериментальной дозовой зависимости и температурно-временных зависимостей релаксации порогового напряжения.

5. Флуктуационная модель ВФХ МОП структуры, в соответствии с которой в расчетах энергетического спектра ПС и других электрофизических параметров структуры необходимо учитывать наличие флукгуаций поверхностного потенциала полупроводника.

Личный вклад автора. Основные экспериментальные данные, включенные в диссертацию, получены лично автором или при его непосредственном участии. Автором выполнен анализ и интерпретация полученных результатов. Сформулированы выводы и научные положения, выносимые на защиту.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены и обсуждены на следующих конференциях: XI, XII и XVI международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2005, 2006, 2010); V и VIII международных научно-технических конференциях «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2006, 2009); IX, X и XI международных научно-технических конференциях «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2008, 2009, 2010); 59 и 60 международных совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Чебоксары, 2009; С.-Петербург, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 научных работ, в том числе 9 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 149 страниц текста, включая 46 рисунков. Список литературы состоит из 139 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, описаны цель работы и задачи, которые в ней решались, показаны научная новизна и практическая значимость результатов работы, приведены основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан аналитический обзор литературы по теме диссертации. Рассмотрены вопросы образования дефектов с ГУ в GaAs и в системе SÍ-SÍO2, модели процессов накопления и релаксации радиационного заряда в кремниевой МОП структуре, проблемы исследования ГУ методами релаксационной спектроскопии и спектроскопии ПС в МОП структурах емкостными методами.

Вторая глава посвящена развитию метода DLTS и исследованию дефектов с ГУ в арсениде галлия и кремнии с применением предлагаемых модификаций метода.

Приведено описание нового алгоритма анализа релаксационных сигналов, основанного на закономерностях математической статистики и автоматизированного спектрометра, разработанного для реализации статистического метода DLTS.

Отличительной особенностью спектрометра является возможность измерения зависимостей ИРЕ в широком температурном диапазоне (77 - 363)А'. Управляющая про-

грамма организована таким образом, что за один цикл нагрева образца при каждой фиксированной температуре производится серия измерений в различных режимах, задаваемых перед началом работы. Анализ массива временных зависимостей ИРЕ позволяет получить семейство зависимостей DLTS сигнала от температуры путем варьирования времен выборки (с точностью 0,005 с) в интервале времени (0-20) с, а также производить обратное преобразование Лапласа. Информация о концентрации и параметрах ГУ получается путем обработки серии экспериментально измеренных зависимостей ИРЕ для ряда температур (рис. 1а) и рассчитанных на их основе DLTS спектров (рис. Ii).

(1.22 0.21

л *«,»

й:: - ИМ

25« т, К

Рис. 1. Экспериментальные зависимости ИРЕ (а) и DLTS спектры диода Шотгки Al/n-GaAs (b).

В основе метода ЭЬТБ лежит идея Лэнга [I. Арр1. РЬув., 45, 5 (1974)] о существовании участков зависимостей ИРЕ, на которых основной вклад в релаксацию емкости дает только один ГУ. Фактически это предполагает интуитивную настройку измерительной установки на такие значения интервала стробности Д<, при которых соответствующий ОЬТЗ пик имел бы «идеальный» характер. Для устранения интуитивной составляющей метода Лэнга предложен алгоритм, состоящий из двух этапов.

На первом этапе - этапе формирования данных для статистического анализа - на основе зависимостей ИРЕ (рис. 1а) строим графики температурных зависимостей ВЫБ сигнала (рис. 16) и на их основе рассчитываем зависимости Аррениуса для времен релаксации всех ГУ, имеющихся в исследуемом полупроводнике (рис. 2).

На втором этапе - этапе статистического поиска решения - внутри выделенного окна статистического анализа (рис. 2) для каждого ГУ (множества точек, визуально ложащихся на одну прямую), пользуясь методами статистического поиска, строим гистограммы и эмпирические функции распределения по возможным значениям энергии ионизации и соответствующим значениям 1п(г^а<) (рис. 3). Искомые величины значений энергии ионизации и времени релаксации исследуемого глубокого уровня соответствуют максимумам эмпирических функций распределения и определяются как математические ожидания по соответствующим распределениям.

-2

-3-

|Г. и f] , т... • ;|

.1 1 i

1 § Jv

♦ • •

40 50

60 70 80 l/(kT), 1/cV

90 100

Рис. 2. Зависимости Аррениуса для диода Шотгки Al/n-GaAs

Рис. 3. Относительная частота и плотность вероятности наблюдений параметров ГУ Е = Ес -(0.661±0.216) эВ: а - значений энергии ионизации, Ь- значений [1п(гшах )].

Для апробации предложенной методики проведена спектроскопия ГУ в монокристалле йаАй ориентации <100>, с концентрацией основных носителей 2,6-1016 см"3. Образцы для измерения спектров БЬТБ представляли собой диоды Шоттки, выпрямляющие контакты которых формировались напылением алюминия.

Вычисленные параметры ГУ (табл. 1) хорошо согласуются с литературными данными и подтверждают правильность разработанной методики и ее высокую точность.

№ ОЬТБ пика Ес-Е, эВ х , с N. см3

I 0.114 ± 0.133 1.7-10"4 2.6-10'5

II 0.471 ±0.279 1.4-10"'2 1.5-10'5

III 0.661 ±0.216 1.110" 1.6-1015

IV 0.855 ±0.313 4.2-Ю-16 2.5-1014

Основным недостатком статистического метода, как и его классического варианта, остается недостаточная разрешающая способность. Действительно, поскольку в основе метода лежит статистический подход, то есть определяются наиболее вероятные значения величин, то возможности его в определении параметров ГУ с близкими значениями скоростей эмиссии (времен релаксации) весьма ограничены.

Дня повышения разрешающей способности применен метод Ьар1асе-ОЬТ8, в основу которого положена идея о том, что при данной температуре Т релаксация емкости представляет собой суперпозицию нескольких экспоненциальных процессов

(1)

С((,г)=£с0,ехр[-е,„(г)],

где 2 - число ГУ, Сш - весовой коэффициент, характеризующий емкостной сигнал от /'-го уровня; е1:1(т)- коэффициент термоэлектронной эмиссии электронов с 1-го ГУ в зону

проводимости, который выражается соотношением

Е-Е,

кТ

(2)

Здесь о, -сечение захвата, характеризующее переход электрона с /-го ГУ в зону проводимости; тепловая скорость электронов; N с{Т)- эффективная плотность состояний в зоне проводимости; Ес - нижний край зоны проводимости; к - постоянная Больцмана.

В общем случае измеренное значение емкости представляет собой непрерывный спектр скоростей эмиссии:

/(0 = ]f(i)exp(-i/)ife (3)

где /(() - измеренное значение емкости, F(s) - функция спектральной плотности.

Для получения значений F(s) необходимо выполнить обратное преобразование Лапласа для функции f(t). Результатом подобной процедуры является спектр четких, резко выраженных пиков, позволяющий получить информацию о количестве уровней и о коэффициентах эмиссии для каждого из них.

Разрешение метода Laplace-DLTS зависит от процедуры регуляризации при выполнении преобразования Лапласа. Наиболее эффективной является процедура, использующая L-кривую, позволяющая автоматически и однозначно определить значение параметра регуляризации [ФТП, 43, 5 (2009)].

Приведено описание метода обработки релаксационного сигнала и получения спектров Laplace-DLTS с выбором параметра регуляризации Я по ¿-кривой (LL-DLTS). Рассмотрены особенности метода LL-DLTS для анализа и определения основных параметров ГУ с близкими значениями коэффициентов эмиссии.

Исследования проводились на образцах n-GaAs, т. е. методом LL-DLTS обрабатывались исходные зависимости ИРЕ, полученные при апробации статистического метода DLTS и представленные на рис. 1а, причем каждый из DLTS пиков (рис. Щ анализировался (в соответствующем температурном диапазоне) по отдельности.

Установлено, что каждый из первых двух пиков определяется откликом DLTS сигнала на релаксацию только одного ГУ. Поэтому в работе детально анализировались только высокотемпературные DLTS пики из температурных интервалов: III -(200-270)К и IV- (300-360)К (рис. 16), традиционно интерпретируемые как результат электрической активности центров локализации заряда EL3 и EL2.

Алгоритм реализации метода LL-DLTS проиллюстрируем на примере анализа DLTS пика IV, соответствующего центру EL2.

График ¿-кривой в логарифмических координатах, полученный для набора значений X в пределах [Ю-10, 1], изображен на рис. 4а. Оптимальное решение выбирается максимально близко к положению угла ¿-кривой (отмечено стрелкой).

На рис. 4b изображен спектр Laplace-DLTS, полученный при температуре Т = 342К для значения Л =0,0178, найденного с помощью ¿-кривой. Как видно, хорошо разрешаются два уровня, неразличимые в исходном (классическом) сигнале DLTS, что позволя-

ло Ь)

Рис. 4. График ¿-кривой (а) и спектр Laplace-DLTS при Т = ЪА2К (b).

Рассчитывая аналогичные спектры Laplace-DLTS для каждой зависимости ИРЕ из рассматриваемого диапазона температур, были построены зависимости Аррениуса для двух выделенных уровней (рис. 5, зависимости 1 и 2). Очевидно, что эти зависимости имеют линейный характер. Поэтому, рассчитав коэффициенты уравнений линейной регрессии, мы определили значения энергий активации и сечений захвата для этих уровней: £, = Ес-(0,7405±0,0687)эВ, Ег = Ес-(0,6426±0,0509)эВ, = 2,63-Ю"'0 см2, = 3,59 -КГ" см2.

Отметим, чю в статистическом меюде исследуемый DLTS пик определялся как отклик DLTS сигнала на релаксацию одного ГУ с 7 энергией активации £ = £,. -(0.855 ±0.313) эВ. f

Полученные методом Laplace-DLTS данные =

позволяют установить причину возникновения |

большого значения абсолютной погрешности при £

определении энергии активации в рамках

традиционного метода DLTS. Она определяется

тем обстоятельством, что анализируемый DLTS

пик является суперпозицией сигналов от двух ГУ,

энергии активации которых (£, И £,) лежат В Рис. 5. Зависимости Аррениуса диода

границах доверительного интервала, определённого Шотгки AL'n-GaAs, рассчитанные для ГУ

в диапазоне температур f300-360)A".

статистическим методом.

Представлен анализ зависимостей ИРЕ (рис. 1а) методом LL-DLTS в диапазоне температур (200-270)ЛГ (этому диапазону соответствует DLTS пик III на рис. 16). Установлено, что в формирование емкостного сигнала (в данном диапазоне температур) превалирующий вклад дают два глубоких уровня. Значения энергий активации и сечений захвата для этих уровней: Е, = Ес-(0,5084 + 0,0105)эВ, £, = £, -(0,7733 ±0,1418) эВ, сгп1 =1,4 10"" см2, апг =5,05-10"" см2. Следовательно, анализируемый DLTS пик III, обычно интерпретируемый как отклик на релаксацию центра EL3, в действительности является суперпозицией сигналов от двух ГУ. Спектр Laplace-DLTS и зависимости Аррениуса для этих уровней приведены на рис. 6.

. .,

4,5 4,0 3.5 3.0

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

30 35 4(1 45 l'kT. 1/eV

i 1

s *

I J 1 2 1

Eiihsmo» rate, 1/v

44 45 46 I И. 1.Л

Рис. 6. Спектр 1~ар1асе-ОЬТ5 при Т = 256К (а) и зависимости Аррениуса, рассчитанные для глубоких уровней в диапазоне температур (200 — 270)К методом ЬЮЬТБ (Ь).

Анализ результатов приводит к парадоксальному, на первый взгляд, выводу. Дело в том, что коэффициент эмиссии для ГУ с энергией Ех оказывается меньше, чем для ГУ с

энергий Е2. В частности, при Г = 256 К они отличаются на порядок (рис. 6а). Кроме того, зависимости Аррениуса пересекаются при Г »211 ЛГ(рис. 66). Обнаруженные факты не могут быть объяснены с позиции классических представлений о релаксационной спектроскопии ГУ. Действительно, из соотношения (2) следует, что чем глубже уровень расположен в запрещенной зоне, тем меньше у него коэффициент эмиссии. Поэтому зависимости Аррениуса для совокупности ГУ не должны (в рамках классических представлений) иметь общих точек.

Отмеченное противоречие может быть объяснено в рамках следующей модели. В запрещенной зоне полупроводников помимо уровней, образованных однократно ионизируемыми центрами, могут содержаться уровни метастабильных центров. Например, кислород в арсениде галлия является двукратно ионизируемым донором с энергией теплового возбуждения Е1-Ее- 0.41 эВ для первого электрона и Ег=Ес- 0.6 эВ для второго [С. Зи. Физика полупроводниковых приборов (1984)]. Кинетика перезарядки такого центра может быть описана системой дифференциальных уравнений:

(4)

= [е».'(7') + S('- г)1"| ('.Т) - Г)] - ер! (rh ('•Т)

где N - концентрация двукратно ионизируемого донора; п,(/,Г) и п2(1,Т)- концентрации дырок на ГУ с энергиями Е1 и Е2, соответственно; е„,(г) и еп2(т)- коэффициенты эмиссии электронов с первого и со второго ГУ в зону проводимости (определяются соотношением (2)); ер1(т)и ер2(т)- коэффициенты эмиссии электронов из валентной зоны на дырки, находящиеся на первом и втором ГУ, определяемые соотношением Е.-Е 1

--1 (здесь а* - сечение захвата, характеризующее переход элек-

кТ J

трона из валентной зоны на дырку, находящуюся на ('-том ГУ; Л',(г)- эффективная плотность состояний в валентной зоне; - верхний край валентной зоны);

d{t,T)=alM{tjy

'хр —-- - неравновесный коэффициент эмиссии электронов со вто-

I кТ ]

рого ГУ на дырки, находящиеся на первом ГУ (<т2| - сечение захвата этого перехода).

Результаты численного анализа, проведенные для ГУ атомов кислорода в арсениде галлия, оказались аналогичными результатам, полученным при анализе экспериментальных данных методом LL-DLTS. В частности, графики Аррениуса, рассчитанные для двукратно ионизируемого центра кислорода с энергиями ионизации Е, =Ес-0.4\эВ и Ег = Ес -0.6 эВ, имеют точку пересечения при той же температуре Г «211К, что и экспериментальные зависимости, а при температурах, превышающих 211 К, зависимость Аррениуса для менее глубокого уровня оказывается ниже, чем для более глубокого.

Таким образом, использование для спектроскопии ГУ зависимостей ИРЕ и метода LL-DLTS позволило, на наш взгляд, установить, что центр локализации заряда EL3 является двукратно ионизируемым центром.

Исследование влияния одноосного сжатия кристалла на сигнал DLTS используется для определения типа симметрии дефекта [Phys. Rev. Let., 51, 14 (1983)]. При этом для получения достаточного разрешения классических спектров DLTS по энергии требуется приложение к образцу значительных усилий и в результате возникновения в образце больших внутренних напряжений может произойти его разрушение. Для повышения разрешающей способности был использован метод LL-DLTS.

На примере радиационного точечного дефекта кислород-вакансия (А-центр) в кристалле кремния проведено моделирование влияния упругих напряжений на сигнал

БЬТБ. При отсутствии внешней нагрузки в спектре ОЬТБ наблюдается пик, соответствующий уровню (рис. 7, кривая 1). Упругое сжатие сначала приводит к деформации пика, а при достаточно больших нагрузках к его расщеплению, что является результатом наложения четырех близко расположенных уровней. Для получения достаточного разрешения по энергии необходимо приложение к образцу нагрузки не менее (0,6-0,7) ГПа, что близко к пределу прочности для кремния (0,7 ГПа). Обработка релаксационных кривых с помощью метода Ьар1асе-ОЬТ5 позволяет разделить эмиссию носителей заряда с близко расположенных уровней при значительно меньшей нагрузке (рис. 8).

г «о

£ 50-Я 40 -1,30 § 20

î 1°-< о

гтт—г

10'

40- 3 2520-

30- 15-

20- 10-

10- 12 Il 4 5 -

о! _ 0

10 10 10 Скорость эмиссии, с"1

Рис. 7. Стандартный 01.Т5-спектр в монокристалле при различных давлениях: Р„ = 0: 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 ГПа для кривых 1 -8 соответственно.

Рис. 8. Спектры ЬарЬсе-ОЬТБ в кристалле 51, рассчитанные для различных значении давления Р„: 0 (а) 0.05 (б) и 0.1 (в) ГПа

В третьей главе представлен анализ радиационной стойкости МОП транзисторов, учитывающий, наряду с процессом накопления радиационно-индуцированного заряда, длинно-временные эффекты туннельной и термической разрядки в радиационных полях низкой интенсивности, и методика определения параметров радиационных дефектов.

Исследование воздействия ИИ на МОПТ с высококачественными слоями SÍO2, полученными «сухим» окислением, показывают синхронное изменение зарядов в окисле и на ПС, что позволяет сделать вывод о едином механизме процессов генерации и отжига этих зарядов и выбрать для анализа воздействия ИИ следующую модель. В диэлектрике имеется два типа дефектов. Первый тип - ¿'-центры — равномерно распределены по толщине диэлектрика. Второй - /^-центры - расположены вблизи границы Si-Si02 (в слое толщиной 10 нм) и дают спектр уровней, равномерно распределенный по ширине запрещенной зоны полупроводника.

Вблизи границы Si-Si02 происходят реакции с образованием ¿'-центров и Рь-центров, например, следующего типа:

03 = Si-Si = Sij + h -> О3 = Si+ + - Si = Si3 (5)

Процессы туннельной и термической разрядки накопленного в диэлектрике заряда могут быть описаны выражениями

Р, (x,t) = P(0,t) • ехр(-а • ехр (-/?• х) • t), (6)

Р, (Е,, t) = Р(Е, ,0) ■ ехр(-AT2 • ехр(-Е, /кТ) • t), (7)

где а и /ff - частотный и барьерный факторы, соответственно (a s й/16ш*сгр ; ß s m' • Д£, / 2h ; Д£, - высота барьера, ш* - эффективная масса электрона, h - постоянная Планка); Е, - энергия дырочного центра, А - феноменологический параметр, который зависит от природы дырочного центра.

Численное моделирование процессов накопления радиационного заряда в структуре ро1у-8ь5Ю2-31 проводилось на основе известной системы уравнений [Микроэлектроника, 31, 6 (2002)]. В расчетах принято, что энергия квантов рентгеновского излучения составляет 20 кэВ, экспозиционная доза до 5105 Р, толщина слоя вЮг (1 = 100 нм, концентрация легирующей примеси в полупроводнике Ыв = 10'5 см"3, подвижность электронов ц„ = 102 см2 В"1-с"1, подвижность дырок |хр = 0,610"3 см2 В"'-с"'. Полевые зависимости сечений захвата для дырок ар(Е) и электронов о„{Е) учтены выражениями

сгр (Е) = 1,4 ■ о-; (1,0 +1,9 ■ 10"4 Е"')"', (8)

о-„(£) = ст,;(1,0 + 10 4Я°-(9) где - варьируемые параметры, определяющие абсолютную величину и характер полевой зависимости сечений захвата.

Модель позволила провести анализ влияния параметров радиационных дефектов на характер изменения величины порогового напряжения МОПТ. Анализировалось влияние сечений захвата для электронов и дырок концентрации объемных и поверхностных ловушек Л^,,,, их энергий активации. Установлено, что наиболее существенное влияние на вид дозовой зависимости оказывают характер полевой зависимости сечения захвата и концентрации дефектов.

Дозовые зависимости сдвига порогового напряжения ДК,,,(£>) иллюстрирует рис. 9, на котором приведены эти зависимости при разных наборах параметров:0,8; 0,8; ст* = 10"14см~2;

41018 см"3; N¡1— 102' см"3 для кривой а;а£=1,0; ст{ = 1,2; а*=10"14см"2; Л^Ю18см"3; = 10,9см"3 для кривой Ь; ар= 0,8; ст{= 0,8; а* = 5,0-10"14 см"2;

= 4-1018 см"3; ^,1= 1021 см"3 для кривой с; остальные параметры и условия набора дозы для всех кривых одинаковы. Из рисунка видно, что при изменении указанных параметров расчетные дозовые Рис. 9. Дозовые зависимости изменения поро-зависимости ЛУл(0) имеют подобный вид только гового напряжения &УЛ при различных наборах параметров дефектов.

на начальных участках. С увеличением дозы

характер зависимостей существенно различается (рис. 9). Следовательно, прогнозир! вать изменение порогового напряжения МОПТ по виду его зависимости на начально участке или по значению изменения порогового напряжения при каком-либо фиксир( ванном значении экспозиционной дозы не представляется возможным, если не извести параметры дефектов. Эти параметры могут быть определены варьированием их величи для наилучшего соответствия расчетной и экспериментальной дозовых зависимостей.

Энергии активации ловушек могут быть оценены из релаксационных зависимосте составляющей порогового напряжения ДК0| при температурах, при которых происход! отжиг заряда, захваченного на соответствующие уровни ловушек (параметры £, и А выражении (7)). Частотный и барьерный факторы а и /?, определяющие туннельну разрядку АУ0, (см. (6)), могут быть определены из релаксационных зависимостей п{ низкой температуре, когда термическая разрядка отсутствует.

О (1.1 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 .!„« 4.0 4.5 5,1

о-ю'.р

На основе предложенной модели, используя дозовую зависимость Д при большой мощности дозы (102 Рс"1) и кривые изотермической релаксации порогового напряжения при температурах 300А" и 750К, были установлены параметры ловушек: а' = 1,0; а[ = 0,8; а' = 1,4-10"12 см"2;

а' -10" см

-2.

Ел = 0,65 эВ;

N„ = 4-10"'см"3;

N,2 =10 см" . С использованием этих параметров о <м i.o 2.» 2,5 з.о j.s 4.0 t.s 5,0

U li) ', I'

рассчитана дозовая зависимость сдвига порогового Р„с. ю. Дозовые зависимости сдвига поро-напряжения AVlh n-канального МОПТ (рис. 10, гового напряжения AV,h при различных кривая Ь) при малой МОЩНОСТИ ДОЗЫ (10"' Рс"'). мощностях доз: 102 Р с ■ (а) и 10-' Р с-' (/>).

Таким образом, можно предложить следующую методику прогнозирования изменения порогового напряжения МОПТ при воздействии ИИ малой мощности дозы:

1) из экспериментальной зависимости временной релаксации порогового напряжения при повышенной температуре (Т = 750 К), когда вкладом туннельной разрядки можно пренебречь, определить параметры термической разрядки;

2) из экспериментальной зависимости релаксации порогового напряжения при температуре Т = 300 К, когда изменение напряжения происходит преимущественно за счет туннельного эффекта, определить параметры туннельной разрядки;

3) из наилучшего совпадения экспериментальной и расчетной дозовых зависимостей изменения порогового напряжения при большой мощности дозы определить недостающие параметры ловушек в окисле;

4) рассчитать дозовую зависимость изменения порогового напряжения для необходимой мощности радиационной дозы.

Четвертая глава посвящена разработке электрофизических методов исследования флуктуации поверхностного потенциала и зарядовых свойств МОП структур с учетом флуктуаций, а также изучению влияния дефектов на потенциальный рельеф полупроводника, параметры и характеристики кремниевой МОП структуры.

Для исследования зарядового состояния границы Si-Si02 без формирования МОП структуры разработан метод, в котором поверхностный потенциал полупроводника варьируется изменением заряда на внешней поверхности окисла. Величина заряда задается временем выдержки структуры в коронном разряде. Потенциал поверхности Vc определяется методом Кельвина-Зисмана по контактной разнице потенциалов, а изгиб энергетических зон в полупроводнике - по разности значений Vc, измеренных в темноте и с освещением V':, обеспечивающим полное распрямление зон на поверхности полупроводника: 4'j = Vc - V{:. Спектральная плотность ПС определяется соотношением

evr

-1

(10)

где С, и С5С - емкости диэлектрика и ОПЗ полупроводника соответственно.

Сканирование зондом по поверхности пластины дает возможность получить пленарное распределение потенциала и оценить характер его флуктуаций, а также флуктуаций поверхностного заряда. В предположении о распределении заряда по нормальному закону могут быть рассчитаны параметры распределения Гаусса встроенного в диэлектрик заряда: среднее значение 2, = IV I д и среднеквадратическое отклонение

<тр =о-т(С,.+С5С. + Си), (11)

где ¡V = (г^Ч^/д^л)- средняя толщина ОПЗ полупроводника, сг,,, - среднеквадратиче-ское отклонение потенциала; Си - емкость, обусловленная перезарядкой ПС.

Для реализации метода разработан автоматизированный измеритель, представляющий собой бесконтактный сканирующий милливольтметр с зондом Кельвина и автоматическим поддержанием расстояния между зондом и анализируемой поверхностью.

Представлена флуктуационная модель ВФХ МОП структуры, основанная на «мозаичной» модели Гоэцбергера. В этой модели МОП структура мысленно разбивается на большое число элементарных ячеек, основные характеристики которых (ёмкость, заряд, потенциал) считаются однородными в пределах элементарной ячейки.

Для каждой ячейки пространственный заряд и дифференциальная ёмкость ОПЗ Сх описываются известными соотношениями Гаррета-Браттейна

Ос=2дп1£1)Г(у1,Л), (12)

Г'(ехр(х,)-1)-Я(схр(-х,)-1) (13)

С„

кТ

где /•■(>>,Я) = ±[я 1(ехр(у)-у-1)+Л(схр(-у)+>>-1)], и, - концентрация носителей заряда в собственном полупроводнике, Ь0 - длина экранирования Дебая, Л - степень легирования полупроводника, y = qxV/kT,к — постоянная Больцмана, Г- абсолютная температура.

Если флуктуации потенциала носят случайный характер, его распределение описывается функцией Гаусса. Тогда, усредняя соотношения (12),(13) по потенциалу, получим выражения для заряда и емкости ОПЗ в планарно-неоднородной структуре

у, +3<т

(у,-У,)2

2а

п.Ь „

л1ъгст у '

Л'1 (ехр у, - 1)-А(ехр(-у,)-1)

ехр

(14)

Ф,. (15)

Р{у„Л) 2сг2

Результаты моделирования и последующее экспериментальное исследование формы ВФХ при наличии флуктуаций (рис. 11) показывают существенно неравномерную их деформацию, возрастающую с увеличением параметра а. В частности, наличие флуктуаций приводит к увеличению емкости и ее производной по напряжению по сравнению с С—У кривой для идеальной МДП структуры в областях обеднения и слабой инверсии. Такое поведение С - V кривых существенно отличается от характера их деформации за счет ПС, что позволяет экспериментально различить обе эти возможности.

ол-. 0,60,4 ОД

ол-. . 0.65 0,4 0.2-

-1.5

-0,5

0.5

V,,. V

а)

Ь)

Рис. 11. НЧ (а) и ВЧ (Ь) ВФХ МОП структуры с концентрацией примеси = 3-10 см" и толщиной окисла 4 =40 нм при различных значениях сг. 1 - а = 0; 2 - а = 2; 3- а = 4; 4- а - 6.

Обнаруженная особенность изменения формы ВФХ показывает, что при использовании обычных емкостных методик спектроскопии ПС, наличие флуктуаций может

привести к заниженной оценке плотности ПС и даже проявиться (как артефакт расчетов), в форме «отрицательной» эффективной плотности ПС. Поэтому, чтобы получить корректную информацию о спектре ПС, нужно в качестве теоретической использовать ВФХ, рассчитанную с учетом флуктуаций, оценив

предварительно величину параметрасг, например, |() ?

методом Кельвина. :

Представлены результаты исследования влияния ИИ на неоднородность параметров и электрические свойства структуры БьвЮг. йВ

Типичный потенциальный рельеф границы окисел - полупроводник на площади 1 мм" одной из исследованных пластин показан на рис. 12.

Функции распределения поверхностного потенциала, полученные в результате обработки экспериментальных данных, являются функциями Гаусса. В табл. 2 приведены параметры этого распределения, а также распределения заряда <2, (рассчитанные с использованием мозаичной

модели Гоэцбергера) в структурах СО СЛОЯМИ ЗЮ2, Рис. \2. Потенциальный рельеф (дг. у) полученными «сухим» окислением. границы раздела Л-ЯЮ,

Табл. 2. Параметры распределения Гаусса потенциала и заряда в структуре 51-5102

пластина Вид воздействия Параметры распределения Гаусса

> МВ сгч, мВ 2,, Кл-см"2 ав, Кл-см'2

КДБ-12 20,3 12 1,9-10"9 НО"9

у - излучение 251,37 60,8 2,86-Ю'7 3,7-10"9

у- изл.+отжиг 0,43 12 1,42-10"9 1,2-109

КЭФ-4.5 8,42 8 5.61-10"10 9,04-10'10

у - излучение 211,39 40 МО"7 2,5-109

у- изл.+отжиг 11 8 3,76-10 10 1,2- Ю-9

Типичные ВФХ исследуемых кремниевых МОП структур представлены на рис. 13.

6Л 5.1) 4.0 3,(1 2,0 1.0 0

М-

5.0-

¡X. 4,0-

5.«-

О 2,0-

1.0-

V», V

а)

Ь)

Рис. 13. ВФХ структуры с термическим (а) и пирогенным окислом (Ь)\ 1- идеальной структуры; 2- идеальной структуры с учетом флуктуации (расчет для <т= 3,5); 3-исходной структуры (до облучения); 4-структуры, подвергнутой радиационному воздействию.

Исследование воздействия ИИ на структуры со слоями 8102, полученными «сухим» окислением, показало синхронное изменение зарядов в окисле и на ПС. Это подтверждает единую модель механизмов образования радиационных дефектов (Е- и Рь* цен-

тров) в слое окисла и на его границе с кремнием, которую мы использовали при моделировании радиационных процессов в главе 3. Наблюдаемое при этом радиационно-индуцированное изменение (возрастание) степени неоднородности поверхностных параметров объясняется (в рамках модели Гоэцбергера) увеличением заряда в окисле.

Основным результатом, полученным при сравнительном исследовании МОП структур с «сухим» термическим и «влажным» пирогенным окислом, оказались два различных отклика на радиационное воздействие. Наблюдаемое различие связано с разным

содержанием в БЮ? водорода и продуктов разложения воды. В пирогенном окисле их содержание значительно больше. Они участвуют в электрохимических реакциях, сопровождающихся разрывом химических связей. Происходит интенсивная генерация ПС, а активированные радиацией ионы ОН~ и Н* компенсируют оборванные связи в объеме окисла и средняя величина заряда изменяется не значительно.

Из расчетов следует (рис. 14), что абсолютная величина «отрицательной» плотности ПС в структурах с «влажным» окислом вполне сопоставима с плотностью настоящих ПС. Появление участка с «отрицательной» плотностью ПС в середине запрещенной зоны (при стандартной обработке ВФХ) свидетельствует о малой плотности настоящих ПС. Радиационное воздействие приводит к дополнительной генерации ПС и из расчетов следует положительная плотность ПС.

Таким образом, учет флуктуаций позволяет избежать ошибок в расчетах спектра ПС, которые могут появиться, если использовать ВФХ идеальной МОП структуры без их учета, и повысить точность контроля электрических параметров МОП структуры.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложен новый статистический метод релаксационной спектроскопии ГУ в полупроводниках. Повышение достоверности и точности определения параметров ГУ достигается регистрацией семейства характеристик ИРЕ в широком температурном диапазоне и их анализом, основанном на закономерностях математической статистики.

2. Разработана прецизионная методика определения параметров ГУ, основанная на применении метода Ьар1асе-ОЬТ8 с регуляризацией по Ь-кривой (ЬЮЬТБ методика), позволяющая определять параметры ГУ с близкими значениями коэффициентов эмиссии.

3. Результаты исследования ГУ в монокристаллах арсенида галлия методом ГХ-ПЬТЯ позволили установить закономерности, связанные с перезарядкой метастабильных центров. Предложена модель ионизации двукратно ионизируемого центра, учитывающая процессы обмена носителей заряда между уровнями центра и зоной разрешенных энергий.

4. Предложена методика определения параметров радиационных дефектов из экспериментальной дозовой зависимости и температурно-временных зависимостей релаксации порогового напряжения МОПТ.

5. Разработана флуктуационная модель ВФХ МОП структуры, позволяющая учесть наличие флуктуаций поверхностного потенциала полупроводника в расчетах спектра ПС и повысить точность определения электрофизических параметров МОП структуры.

-ю"

-0.4 -0,2 0 оа 0,4 0,6 0,8 1,0

Рис. 14. Энергетический спектр ПС: 1- артефакт стандартной обработки ВФХ исходной МОП структуры; 2- в исходной структуре, рассчитанный с учетом флуктуации; 3- после облучения (стандартная обработка ВФХ); 4- после облучения (расчет с учетом флуктуаций).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Статистический метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней в полупроводниках / Е.А. Татохин, A.B. Каданцев, А.Е. Бормонтов, В.Г. Задорожний // ФТП. 2010. Т. 44, вып. 8. С. 1031-1037.

2. Меньшикова Т.Г., Бормонтов А.Е. Флуктуационная модель вольт-фарадной характеристики МДП структуры // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36, вып. 9. С. 65-72.

3. 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 в ЖТФ. 2010. Т. 36, вып. 15. С. 38-44.

4. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней в полупроводниках методом Laplace-DLTS / М.Н. Левин, А.Е. Бормонтов, А.Э. Ахкубеков, Е.А. Татохин // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36, вып. 21. С. 61-69.

5. Спектроскопия глубоких уровней методом Laplace-DLTS. Кинетика ионизации метастабильных центров / М.Н. Левин, А.Е. Бормонтов, А.Э. Ахкубеков, Е.А. Татохин // Конденсированные среды и межфазные границы. 2010. Т. 12, № 2. С. 133-142.

6. Прогнозирование радиационной стойкости МОП ИС в условиях низкоинтенсивного облучения / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, А.Е. Бормонтов, В.Р. Гитлин // Конденсированные среды и межфазные границы. 2010. Т. 12, № 3. С. 226-232.

7. Меньшикова Т.Г., Бормонтов А.Е., Ганжа В.В. Влияние флуктуаций встроенного заряда на электрофизические характеристики МДП структур // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Физика, Математика - 2005. - № 1. - С. 75-79.

8. Бесконтактный метод исследования потенциального рельефа границы диэлектрик-полупроводник / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов, А.Т. Болгов, В.Р. Гитлин, М.Н. Левин//Вестн. Воронеж, гос. тех. ун-та. 2005. Т. 1,№ 11. С. 83-90.

9. Влияние планарной неоднородности и ионизирующего излучения на свойства МДП структур / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов, А.Т. Болгов, В.Р. Гитлин, М.Н. Левин // Вестн. Воронеж, гос. тех. ун-та. 2005. Т. 1, № 11. С. 130-134.

10. 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 II Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Физика, Математика. 2008. № 2. С. 30-36.

11. Автоматизированный программно-измерительный комплекс релаксационной спектроскопии глубоких уровней / Е.А. Татохин, A.B. Каданцев, А.Е. Бормонтов, В.Г. Задорожний // Вестн. Воронеж, гос. тех. ун-та. 2009. Т. 5, № 10. С. 40-50.

12. Моделирование вольт-фарадных характеристик МДП структур при наличии флуктуаций встроенного заряда / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов, М.Н. Левин, В.Р.Гитлин // Радиолокация, навигация, связь: Труды XI междунар. науч.-техн. конф. Т.1. Воронеж, 2005. С. 473-478.

13. Исследование потенциального рельефа структуры Si-Si02 методом динамического конденсатора / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов, В.Р. Гитлин, М.Н. Левин // Радиолокация, навигация, связь: Труды XII междунар. науч.-техн. конф. Т. 2. Воронеж, 2006. С. 1324-1335.

14. Влияние флуктуаций и радиационного воздействия на свойства кремниевых МДП структур / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов, В.Р. Гитлин, М.Н. Левин, B.C. Ильин // Радиолокация, навигация, связь: Труды XII междунар. науч.-техн. конф. Т. 2. Воронеж, 2006. С. 1336-1344.

15. Определение типа симметрии точечных дефектов в полупроводниках методом Laplace-DLTS / А.Э. Ахкубеков, А.Е. Бормонтов , A.B. Татаринцев, М.Н. Левин // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения: Труды V междунар. науч,-техн. конф. Ч. 3. Москва, 2006. С. 167-169.

16. Определение симметрии радиационных дефектов высокоразрешающим методом Laplace-DLTS / М.Н. Левин, А.Э. Ахкубеков, A.B. Татаринцев, А.Е. Бормонтов // Кибернетика и высокие технологии XXI века: Труды IX междунар. науч.-техн. конф. Т. 2. Воронеж, 2008. С. 941-950.

17. Анализ радиационной стойкости МОП интегральных схем / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Л.А. Минин, Е.В. Бондаренко, В.Р. Гитлин, А.Е. Бормонтов // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения: Труды VIII междунар. науч.-техн. конф. Ч. 2. Москва, 2009. С. 74-78.

18. Анализ радиационной стойкости МОП интегральных схем / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Л.А. Минин, Е.В. Бондаренко, В.Р. Гитлин, А.Е. Бормонтов // Кибернетика и высокие технологии XXI века: Труды X междунар. науч.-техн. конф. Т. 2. Воронеж, 2009. С. 770-784.

19. 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 // Тезисы докл. 59 междунар. совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра. Чебоксары, 2009. С. 284.

20. Татохин Е.А., Бормонтов А.Е. Анализ сигналов релаксации емкости и DLTS спектров статистическими методами // Радиолокация, навигация, связь: Труды XVI междунар. науч.-техн. конф. Т. 1. Воронеж, 2010. С. 112-123.

21. Спектроскопия глубоких уровней в полупроводниках методом Laplace-DLTS / М.Н. Левин, А.Е. Бормонтов, А.Э. Ахкубеков, Е.А. Татохин // Кибернетика и высокие технологии XXI века: Труды XI междунар. науч.-техн. конф. Т. 1. Воронеж, 2010. С. 313— 324.

22. Прогнозирование радиационной стойкости МОП ИС в условиях низкоинтенсивного облучения / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, А.Е. Бормонтов, В.Р. Гитлин // Кибернетика и высокие технологии XXI века: Труды XI междунар. науч.-техн. конф. Т. 1. Воронеж, 2010. С. 325-334.

23. Method for prediction of the radiation stability of MOS transistors / M.N. Levin, E.V. Bondarenko, A.E. Bormontov, A.V. Tatarintsev, V.R. Gitlin // Methods of nuclear fhysics for femto-and nanotechnologies: Book of abstracts LX International conference on nuclear fhysics. Saint-Petersburg, 2010. P. 366.

Работы [1-9] опубликованы в изданиях, соответствующих перечню ВАК РФ.

Подписано в печать 01.11.10. Формат 60*84 Vie. Усл. печ. л. 1. Тираж 80 экз. Заказ 1360

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

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Бормонтов, Александр Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ДЕФЕКТЫ С ГЛУБОКИМИ УРОВНЯМИ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПОЛУ ПРОВ ОДЕЖКАХ И МОП СТРУКТУРАХ (Аналитический обзор).

1.1. Дефектообразование в арсениде галлия и системе кремний-диоксид кремния.

1.1.1. Дефекты с глубокими уровнями в арсениде галлия.

1.1.2. Радиационные дефекты в кремнии.

1.1.3. Дефекты в 8Ю2 и на границе 81-8Ю2.

1.2. Анализ процессов формирования радиационно- индуцированного заряда в кремниевой МОП структуре.

1.3. Метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней в полупроводниках.

1.3.1. Метод БЬТБ: основы метода и проблемы реализации.

1.3.2. Способы повышения разрешающей способности.

1.4. Электрофизические методы спектроскопии поверхностных состояний и определения параметров МОП структуры.

1.4.1. Емкостные методы.

1.4.2. Бесконтактный метод Кельвина.

Цели и задачи.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ МЕТОДАМИ

РЕЛАКСАЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ.

2.1. Статистический метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней в полупроводниках.

2.1.1. Алгоритм статистической обработки и анализа зависимостей изотермической релаксации емкости.

2.1.2. Автоматизированный БЬТБ спектрометр.

2.1.3. Результаты и обсуждение.

2.2. Спектроскопия глубоких уровней методом Laplace-DLTS.

2.3. Определение симметрии точечных дефектов методом Laplace-DLTS.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДЕФЕКТОВ И ПРОГНОЗ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МОП ТРАНЗИСТОРОВ.

3.1. Физико-математическая модель накопления и релаксации радиационно-индуцированного заряда.

3.2. Анализ процессов радиационной деградации.

3.3. Методика определения параметров дефектов и прогнозирования радиационной стойкости.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИИ И ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА МОП СТРУКТУРЫ.

4.1. Флуктуационная модель вольт-фарадной характеристики

МДГ1 структуры.

4.2. Методы исследования и экспериментальные установки.

4.3. Экспериментальные результаты и обсуждение.

Выводы к главе 4.

Введение диссертация по физике, на тему "Спектроскопия глубоких уровней в полупроводниковых структурах"

Актуальность темы. Важнейшей задачей, которую приходится решать разработчикам и производителям полупроводниковых приборов является определение концентрации и параметров глубоких уровней (ГУ) в полупроводниках. Связано это с тем, что ГУ определяют такую важную характеристику полупроводника как время жизни и влияют на параметры приборов гораздо сильнее, чем мелкие центры. Наличие глубоких центров — некоторых примесей, радиационных дефектов, дефектов термообработки — придаёт полупроводникам как полезные, так и нежелательные свойства. Поэтому исследование свойств ГУ является одним из основных и актуальных направлений современной физики полупроводников, что стимулирует, в свою очередь, развитие методов определения параметров ГУ.

Другую проблему создают электронейтральные дефекты, образующие ГУ в МОП структурах, не заряжающиеся под температурно-полевыми воздействиями. Такие дефекты существенным образом снижают надежность изделий, но недоступны для обнаружения и исследования электрофизическими методами. Примерами таких латентных дефектов являются напряженные Si-O связи в слоях оксида кремния или наличие в этих слоях атомарного и молекулярного водорода. Никак не проявляясь в исходных электрофизических характеристиках, указанные дефекты катастрофически снижают радиационную стойкость, изделий. Выявление подобных дефектов очень важно* для* разработки специальных изделий, предназначенных к использованию в условиях внешних дестабилизирующих факторов. Это определяет актуальность создания методов исследования дефектов с ГУ в МОП структурах с использованием ионизирующих излучений (ИИ) в качестве тестирующего воздействия.

Основные проблемы, возникающие при интерпретации и анализе результатов экспериментальных исследований дефектов с глубокими уровнями в многослойных полупроводниковых структурах (диодах Шоттки, МОП структурах), обусловлены тем, что наблюдаемые изменения электрофизических параметров исследуемых структур являются интегральным результатом дефектообразования, происходящего по разным механизмам в полупроводниках, диэлектриках и границах раздела. Эти проблемы можно разрешить только комплексным подходом, подразумевающим совместное использование набора прецизионных методов исследования дефектов в каждой составляющей исследуемой структуры.

2. Разработка методики определения параметров латентных дефектов с ГУ в кремниевых МОП структурах с использованием ИИ' для анализа радиационной стойкости МОП ИС в условиях низкоинтенсивного (космического) облучения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен новый, алгоритм обработки и анализа временных релаксационных сигналов, основанный на закономерностях математической статистики.

2. Разработана прецизионная методика определения параметров ГУ, основанная на применении метода Ьар1асе-ОЬТ8 с регуляризацией по Ь-кривой (ЬЬ-БЬТЗ методика), позволяющая определять параметры ГУ с близкими значениями коэффициентов эмиссии.

3. Выявлена особенность ионизации метастабильных центров, проявляющаяся в пересечении зависимостей Аррениуса для ГУ бивалентного центра. Предложена модель кинетики ионизации этих центров, в соответствии с которой наблюдаемое пересечение связано с процессами обмена носителей между уровнями центра и зонами разрешенных энергий.

4. Предложена методика определения параметров радиационных дефектов в МОП транзисторе (МОПТ), основанная на анализе дозовой и температурно-временных зависимостей релаксации порогового напряжения.

5. Разработана флукгуационная модель вольт-фарадной характеристики«; (ВФХ) МОИ структуры, позволяющая учесть наличие флуктуации поверхностного потенциала полупроводника в расчетах спектра ПС и других электрофизических параметров структуры.

Научная и практическая ценность работы;

1. Новый статистический метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней в полупроводниках повышает степень достоверности- и точности определения параметров- ГУ, определяющих характер изотермической релаксации емкости (ИРЕ) исследуемой диодной структуры.

2. Новая ЬЬ-БЬТБ методика позволяет определять параметры ГУ с близкими значениями коэффициентов эмиссии, а также параметры не только одновалентных, но и метастабильных центров, что невозможно ", при; использовании традиционного метода ОЬТЭ.

3. Новую модель ионизации метастабильных центров, основанную на закономерностях перезарядки уровней двукратно ионизируемого глубокого центра в арсениде галлия, можно использовать при определении параметров подобных центров в других полупроводниковых материалах.

5. Предложенная флуктуационная модель ВФХ МОП структуры позволяет учесть наличие флуктуаций поверхностного потенциала'в расчетах энергетического спектра1, ПС и- существенно- повысить точность контроля электрофизических параметров МОП структуры.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Статистический метод БЬТБ. Регистрация семейства характеристик

ИРЕ в широком температурном диапазоне и применение алгоритмов 7 статистического поиска решения повышают достоверность, точность определения параметров ГУ и позволяют рассчитать погрешность их определения в рамках приближений традиционного метода DLTS.

5. Флуктуационная модель ВФХ МОП структуры, в соответствии с которой в расчетах спектра ПС и других электрофизических параметров структуры необходимо учитывать флуктуации поверхностного потенциала полупроводника.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены- и обсуждены на следующих конференциях: XI, XII- и XVI международных научно-технических конференциях «Радиолокация; навигация, связь» (Воронеж, 2005, 2006, 2010); V и VIII международных научно-технических конференциях «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2006, 2009); IX, X и XI международных научно-технических конференциях «Кибернетика и высокие 8 технологии XXI века» (Воронеж, 2008, 2009, 2010); 59 и 60 международных совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Чебоксары, 2009; С.-Петербург, 2010).

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

3. Результаты исследования ГУ в монокристаллах арсенида галлия методом 1Х-ОЬТ8 позволили установить закономерности, связанные с перезарядкой метастабильных центров. Предложена модель ионизации двукратно ионизируемого центра, учитывающая процессы обмена носителей заряда между уровнями центра и зоной разрешенных энергий.

4. Проведен анализ радиационной стойкости МОП транзисторов, основанный на единой модели механизмов образования дефектов (Е- и /V центров) в слое 8Ю2 и на границе 8Ь-8Ю2, учитывающий, наряду с процессом накопления радиационно-индуцированного заряда, длинно-временные эффекты туннельной и термической разрядки, сопровождающие его накопление в радиационных полях низкой интенсивности.

5. Предложена методика определения параметров радиационных дефектов из экспериментальной дозовой зависимости, полученной при большой мощности дозы радиации, и температурно-временных зависимостей релаксации порогового напряжения МОПТ. Установленные параметры позволяют предсказать поведение МОП транзистора под воздействием ИИ с необходимой мощностью дозы, включая низкоинтенсивное излучение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Бормонтов, Александр Евгеньевич, Воронеж

1. Nichols D.K. A review of dose rate dependent affects of total ionizing dose irradiations / D.K. Nichols // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1980. V. NS-27, № 2. P. 1016-1024.

2. Winokur P.S. Interface state generation in radiation - hard oxides / P.S Winokur, H.E. Boesch // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1980. V. NS-27, № 6. P. 1647-1650.

3. Barnes C.E. Gamma induced trapping levels in Si with and without gold doping / C.E. Barnes // J. Electron. Mat 1979. V. 8, № 4. P. 437-457.

4. Scoggan G.A. Effect of electron beam radiation on MAS structures as influenced by silicon dopant / G.A. Scoggan, T.P. Ma // J. Appl. Phys. 1977. V. 48, № 1. P. 294-300.

5. Емцев В.В. Примеси и точечные дефекты в полупроводниках / В.В. Емцев, Т.В. Машовец // М.: Радио и связь, 1981. 320 с.

6. Милне А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках: Пер. с англ. / А. Милне // М.: Мир, 1981.-480 с.

7. Ю П. Основы физики полупроводников: Пер. с англ. / П. Ю, М. Кардона // М.: Физматлит, 2002. 560 с.

8. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х кн.: Пер. с англ. / С. Зи // М.: Мир, 1984. Кн. 1. 456 с. Кн. 2. - 456 с.

9. Reddy C.V. Nature of the bulk defects in GaAs through high-temperature quenching studies / C.V. Reddy, S. Fung, C.D. Beling // Phys. Rev. B. 1996. V. 54, № 16. P. 11290-11297.

10. Yokota K. EL2, EL3, and EL6 defects in GaAs highly implanted with sulfur K. Yokota et al. // J. Appl. Phys. 2000. V. 88, № 9. P. 5017-5021.

11. Брудный B.H. С/-пик в спектрах DLTS n-GaAs, облученного быстрыми нейтронами и протонами (65 Мэв) / В.Н. Брудный, В.В. Пешев // ФТП. 2003. Т. 37, вып. 2. С. 294-300.

12. Lang D.V. Radiation Effects in Semiconductors / D.V. Lang // Inst. Phys. Conf. Ser. № 31. London - Bristol, 1977. - 70 p.

13. Pons D. Irradiation induced defects in GaAs / D. Pons, J.C. Bourgoin // J. Phys. C: Sol. St. Phys. 1985. V. 18. P. 3839-3844.

14. Bourgoin J.C. Native defects in gallium arsrnide / J.C. Bourgoin, H.J. Bardeleben, D.J. Stivenard // J. Appl. Phys. 1988. V. 64, R65. P. 2567-2573.

15. Bourgoin J.C. Study of defects in GaAs by differential thermal analysis / J.C. Bourgoin, H.J. Bardeleben, D. Stivenard // Phys. St. Sol. 1987. V. 62. P. 499-504.

16. Пешев B.B. Высокотемпературное облучение GaAs / B.B. Пешев, C.B. Смородинов // ФТП. 1997. Т. 31, № 10. С. 1234-1235.

17. Пагава Т.А. Зависимость кинетики отжига А-центров и дивакансий от температуры, энергии и дозы облучения в кристаллах п-кремния / Т.А. Пагава // ФТП. 2002. Т. 36, вып. 10. С. 1159-1162.

18. Palmetshofer L. Defect levels in silicon bombarded with light ions/ L. Palmetshofer, J. Reisinger // J. Appl. Phys. 1992. V. 72. P. 2167-2176.

19. Deep level transient spectroscopy analysis of fast ion tracks in silicon / A. Hallen et al. // J. Appl. Phys. 1990. V. 67. P. 1266-1272.

20. Hazdra P. Divacancy profiles in MeV helium irradiated silicon from reverse I-V measurement / P. Hazdra, J. Vobecky // Sol. St. Phenomena. 1999. V. 6970. P. 545-552.

21. Lifetime in proton irradiated silicon / A. Hallenet al. // J. Appl. Phys. 1996.1. V. 79. P. 3906-3910.

22. Kuchinskii P.V. The effect of thermal and radiation defects on the recombination properties of the base region of diffused silicon p-n structures / P.V. Kuchinskii, V.M. Lomako 11 Sol. St. Electron. 1986. V. 29. P. 10411051.

23. Вавилов B.C. Дефекты в кремнии и на его поверхности / B.C. Вавилов, В.Ф. Киселев, Б.Н. Мукашев // М.: Наука, 1990. 216 с.

24. Lutz J. Impatt Oscillations In Fast Recovery Diodes Due To Temporarily Changed Radiation induced Deep Levels / J. Lutz // Sol. St. Electron. 1998. V. 42. P. 931-936.

25. Пагава T.A. Влияние концентрации основных носителей тока и интенсивности облучения на эффективность введении радиационных дефектов в кристаллах кремния / Т.А. Пагава, З.В. Башелейшвили // ФТП. 2002. Т. 36, вып. 10. С. 1157-1158.

26. Литовченко В.Г. Основы физики микроэлектронных систем металл-диэлектрик-полупроводник / В.Г. Литовченко, А.П. Горбань // Киев: Наукова думка, 1978. 316 с.

27. Nicollian Е.Н. MOS (metal-oxide-semiconductor) physics and technology /

28. E.H. Nicollian, J.R. Brews // New York: Wiley, 1984. 760 p.

29. Revesz A.G. Chemical and structural aspects of the irradiation behavior of Si02 films on silicon / A.G. Revesz // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1977. V. 24, №6. P. 2102-2107.

30. Grunthaner F,J. Radiation-induced defects in Si02 as determined with XPS /

31. F.J. Grunthaner, P.J. Grunthaner, J. Maserian // IEEE Trans. Nucl. Phys. 1982. V. 29, № 6. P. 1462-1466.

32. Griscom D.L. Diffusion of radiolytic 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.

33. Lenahan P.M. Radiation-induced paramagnetic defects in MOS structures /

34. P.M. Lenahan; P.V. Dressendorfer // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1982: V. 29, № 6. ~P. 1459-1461.

35. 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.

36. Witham H.S. The nature of the deep hole trap in MOS oxides / H.S. Witham, P.M. Lenahan // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1987. V. 34, № 6. P. 1147-1151.

37. Native defects at the Si-Si02 interface-amorphous silicon revisited / D.K. Biegelsen et al. // Applications of Surface Science. 1985. V. 22. P. 879-890.

38. 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. Nucl. Sei. 1990. Y. 37, № 6. P. 1650-1657.

39. 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.

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

41. Devine R.A. Ion implantation and ionizing radiation effects in thermal oxides /

42. R.A. Devine // Structure and Bonding in Non-Crystalline Solids. New York, 1986. P. 519-527.

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

44. 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.

45. Stanley A.G. A model for shifts in the gate tum-on voltage of insulated-gate field-effect devices induced by ionizing radiation / A.G. Stanley // IEEE Trans. Electron Dev. 1967. V. 14. P. 134-138.

46. Mitchell J.P. Radiation-induced space-charge buildup in MOS structures / J.P. Mitchell // IEEE Trans. Electron Dev. 1967. V. 14, № 11. P. 764-774.

47. Churchill'J.N. Dynamic model for e-beam irradiation of MOS capacitors / J.N. Churchill, F.E. Holmstrom, T.W. Collins // J. Appl. Phys. 1979. V. 50, № 6. P. 3994-4002.

48. Churchill J.N. Modeling of irradiation-induced changes in- the electrical properties of metal-oxide-semiconductor structures / J.N. Churchill, F.E. Holmstrom, T.W. Collins // Advances in Electronics and Physics. 1982. V. 58. P. 1-79.

49. Левин M.H. Моделирование воздействия ионизирующих излучений на МДП структуру / М.Н. Левин, A.B. Татаринцев, Ю.В. Иванков // Конденсированные среды и межфазные границы. 2002. Т. 4, № 3. С. 195202.

50. Saturation of threshold voltage shift in MOSFET's at high total dose / H.E. Boesch et al. // IEEE Trans. Nucl. Phys. 1986. V. 33, № 6. P. 1191-1197.

51. Measurement of low-energy X-ray dose enchancement in MOS devices with silicide gates / J.M. Benedetto et al. // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1987. V. 34, №6. P. 1540-1543.

52. Dozier C.M. Photon energy dependence of radiation effects in MOS structures / C.M. Dozier, D.B. Brown // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1980. V. 27, № 6. P. 1694-1698.

53. 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. Nucl. Phys. 1990. V. 37, № 6. P. 1682-1689.

54. Brown D.B. Electron-hole recombination in irradiated Si02 from a microdosimetry viewpoint / D.B. Brown, C.M. Dozier // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1981. V. 28, № 6. P. 4142-4144. .

55. McLean F.B. A framework for understanding radiation-induced interface statesin Si02 MOS structures / F.B. McLean // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1980. V. 27, №6.-P. 1651-1657.

56. Beckmann K.H. Hydrides and hydroxyls in thin silicon dioxide films / K.H. Beckmann, N.J. Harrick //J. Electrochem. Soc. 1971. V.l 18, № 4.P. 614-619.140

57. 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.

58. Sah Ç.T. Origin of interface states and oxide charges generated by ionizing radiation / C.T. Sah // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1976. V. 23, № 6. P. 1563-1568.

59. 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.

60. 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.

61. 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. 813-816.

62. Lang D.V. Deep level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors / D.V. Lang // J. Appl. Phys. 1974. V. 45, № 7. P. 3023-3033.

63. Берман JI.C. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках / Л.С.Берман, А.А.Лебедев // Л.: Наука, 1981.- 176 с.

64. Johnson N.M. Constant-capacitance DLTS measurement of defect-density profiles in semiconductors / N.M.Johnson, D.J.Baterlink // J. Appl. Phys. 1979. V. 50, № 7. P. 4828-4833.

65. Meese J.M. Defect symmetry from stress transient spectroscopy / J.M.Meese, J.W.Farmer, C.D.Lamp // Phys. Rev. Letters. 1983. V. 51, № 14. P. 12861289.

66. Deep-level transient spectroscopy and photolumine-scence studies of electron-irradiated Czochralski silicon / O.O. Awadelkarim, H. Weman, B.G. Svensson, J.L. Lindstrom // J. Appl. Phys. 1986. V. 60, № 6. P. 1974-1979.it \

67. Hofinann K. Process-induced interface and bulk states in MOS structures / K. Hofmann, M.Schulz // J. Electrochem. Soc.: Sol. St. Science and Technology. 1985. V. 132, № 9. P. 2201-2208.

68. Karwath A. Deep level'transient spectroscopy on single isolated intrface traps in field effect transistors / A. Karwath, M. Schulz // Appl. Phys. Lett. 1988. V. 52, № 8. P. 634-637.

69. Нестационарная спектроскопия глубоких уровней в лазерных структурах InAs/GaAs с вертикально связанными квантовыми точками / М.М. Соболев и др. // ФТП. 1997. Т. 31, № 10. С. 1249-1255.

70. Исследование глубоких электронных состояний в текстурированных поликристаллах p-CdTe стехиометрического состава методом DLTS. / Е.А. Боброва, Ю.В. Клевков, С.А. Медведев, А.Ф. Плотников // ФТП. 2002. Т. 36, № 12. С. 1426-1431.

71. Соболев М.М. Высокотемпературный диод на основе эпитаксиальных слоев GaP / М.М. Соболев, В.Г. Никитин // Письма в ЖТФ. 1998. Т. 24, № 9. С. 1-7.

72. Нестационарная спектроскопия поверхностных состояний в режиме постоянного подпорогового тока МДП транзистора / М.Н. Левин, Е.Н. Бормонтов, А.В. Татаринцев, В.Р. Гитлин // ЖТФ. 1999. Т. 69, № 8. С. 60-64.

73. Borsuk J.A. Current transient spectroscopy: a high-sensitivity DLTS system / J.A. Borsuk, R.M. Swanson // IEEE Trans. Elektron Devices. 1980. V. ED-27, №12. P. 2217-2226.

74. Brotherton S.D. Photocurrent deep level transient spectroscopy in silicon / S.D. Brotherton // J. Appl. Phys. 1984. V. 55, № Ю. P. 3636-3643.

75. Денисов A.A. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней / А.А. Денисов, В.Н. Лактюшкин, Ю.Г. Садофьев // Обзоры по электронной технике. Сер. 7. Вып. 15 // М.: ЦНИИ «Электроника», 1985. -54 с.

76. Берман Л.С. Анализ сигналов релаксации емкости, состоящих из нескольких экспонент / Л.С. Берман // ФТП. 1998. Т. 32, № 6. С. 688-689.142

77. Nolte D.D. Optimization of the Energy Resolution of Deep Level Transient

78. Spectroscopy / D.D. Nolte, Haller E.E. // J. Appl. Phys. 1987. V. 62, № 3. P. 900-906.

79. Laplace transform deep level transient spectroscopic studies of defects in semiconductors / L. Dobaczewski, P. Kaczor, I.D. Hawkins, A.R. Peaker // J. Appl. Phys. 1994. V. 76, № 1. P. 194-198.

80. Dobaczewski L. Laplace-transform deep-level spectroscopy: The technique and its implications to the study of point defects in semiconductors / L. Dobaczewski, A.R. Peaker, K. Bonde Nielsen // J. Appl. Phys. 2004. V. 96, № 9. P. 4689-4728.

81. Provencher S.W. A constrained regularization method for inverting data represented by linear algebraic or integral equations / S.W. Provencher // Computer Phus. Communications. 1982. V. 27. P. 213-227.

82. Тихонов А.П. Методы решения некорректных задач/ А.П. Тихонов, В.Я. Арсенин // М.: Наука, 1979.- 288 с.

83. Морозов В.А. Регулярные методы решения некорректно поставленных задач // М.: Наука, 1987.- 240 с.

84. Lawson C.L. Solving least squares problems / C.L. Lawson, R.J. Hanson // Prentice-Hall: Englewood Cliffs, 1974.- 340 p.

85. Hansen P.S. Analysis of discrete ill-posed problems by means of the L-curve / P.S. Hansen // SIAM Review. 1992. V. 34. P. 561-580.

86. Левин M.H. Метод Laplace-DLTS с выбором параметра регуляризации по1.кривой / M.H. Левин, А.В. Татаринцев, А.Э. Ахкубеков // ФТП. 2009. Т. 43, №5. С. 613-616.

87. Бормонтов Е.Н. Физика и метрология МДП структур / Е.Н. Бормонтов //1. Воронеж, 1997. -184 с.

88. Terman L.M. An investigation of surface states at a silicon — silicon oxide interface employing metal-oxide-silicon diodes / L.M. Terman // Sol.-St. Electron. 1962. V. 5, № 3. P. 155-163.

89. Овсюк В.Н. Электронные процессы в полупроводниках с областями пространственного заряда / В.Н. Овсюк // Новосибирск: Наука, 1984.253 с.

90. Царев Б.М. Контактная разность потенциалов / Б.М. Царев // М.: Гостехиздат, 1955. 280 с.

91. Измерение потенциала поверхности кремниевых пластин в процессе производства БИС / И.Ю. Бутусов и др. // Электронная промышленность. 1994. № 4-5. С. 104-105.

92. Определение чистоты поверхности кремниевых пластин в производстве БИС / И.Ю. Бутусов и др. // Электронная промышленность. 1994. №4-5. С. 111-113.

93. Определение параметров границы диэлектрик-полупроводник методом вибрационного динамического конденсатора / E.H. Бормонтов и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. 1999. Т.1, № 1. С. 98101.

94. Статистический метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней в полупроводниках / Е.А. Татохин, A.B. Каданцев, А.Е. Бормонтов, В.Г. Задорожний // ФТП. 2010. Т. 44, вып. 8. С. 1031-1037.

95. Татохин Е.А. Анализ сигналов релаксации емкости и DLTS спектров статистическими методами / Е.А. Татохин, А.Е. Бормонтов // Радиолокация, навигация, связь: Труды XVI междунар. науч.-техн. конф. //Воронеж, 2010. Т. 1. С. 112-123.

96. Живописцев Ф. А. Регрессионный анализ в экспериментальной физике / Ф. А. Живописцев, В. А. Иванов // М.: Изд-во МГУ, 1995. 208 с.

97. Автоматизированный программно-измерительный комплекс релаксационной спектроскопии глубоких уровней / Е.А. Татохин, А.В*. Каданцев, А.Е. Бормонтов, В.Г. Задорожний // Вестн. Воронеж, гос. тех. ун-та. 2009. Т. 5, № 10. С. 40-50.

98. Автоматизированная установка для емкостной спектроскопии полупроводников / A.B. Каданцев и др. // ПТЭ. 2004. № 6. С. 138-139.144

99. Автоматизированный'измеритель вольт-фарадных характеристик на базе ЭВМ «Электроника-60» / Б.И. Сысоев, В.Д. Линник, С.А. Титов, М.М. Стрилец // ПТЭ. 1988. № 1. С. 67-71.

100. Архангельский А. Я. Delphi 2006. Справочное пособие. Язык Delphi, классы, функции Win32 и .Net / А. Я. Архангельский // М.: Бином, 2006. -1152 с.

101. Релаксационная спектроскопия глубоких уровней в полупроводниках методом Laplace-DLTS. / М.Н. Левин, А.Е. Бормонтов, А.Э. Ахкубеков, Е.А. Татохин //Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36, вып. 21. С. 61-69.

102. Спектроскопия глубоких уровней методом Laplace-DLTS. Кинетика ионизации метастабильных центров / М.Н. Левин, А.Е. Бормонтов, А.Э. Ахкубеков, Е.А. Татохин // Конденсированные среды и межфазные границы. 2010. - Т. 12, № 2. - С. 133-142.

103. Спектроскопия глубоких уровней в полупроводниках методом LaplaceI

104. DLTS / М.Н. Левин, А.Е. Бормонтов, А.Э. Ахкубеков, Е.А. Татохин // Кибернетика и высокие технологии XXI века: Труды XI междунар. науч.-техн. конф. //Воронеж, 2010. Т. 1. С. 313-324.

105. Определение симметрии радиационных дефектов высокоразрешающим методом Laplace-DLTS / М.Н. Левин, А.Э. Ахкубеков, A.B. Татаринцев, А.Е. Бормонтов // Кибернетика и высокие технологии XXI века: Труды IX междунар. конф. // Воронеж, 2008. Т. 2. С. 941-950.

106. Kimerling L.C. Radiation effects in semiconductors / Ed. By N.B. Urli and J.W. Corbett // London: Inst, of Physics, 1977. 221 p.

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

108. Watkins G.D. Defects in irradiated silicon. I. Electron spin resonance of the Si-A center / G.D. Watkins, J.W. Corbett // Phys. Rev. 1961. V. 121, № 4. P. 1001-1014.

109. Физические величины / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова // М.: Энергоатомиздат, 1991*. 832 с.

110. Oldham T.R. Total ionizing dose effects in MOS oxides and devices / T.R. Oldham, F.B. McLean // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2003. V. 50, № 3. P. 483-499.

111. Fleetwood D.M. Total-dose radiation hardness assurance / D.M. Fleetwood, H.A. Eisen // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2003. V. 50, № 3. P. 552-563.

112. Methods for the prediction of total-dose effects on modern integrated semiconductor devices in space: a review / V.V. Belyakov et al. // Russian Microelectronics. 2003. V. 32, № 1. P. 31-46.

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

114. Моделирование процессов зарядовой деградации кремниевых МОП структур / М.Н. Левин, А.В. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, В.Р. Гитлин, В.А. Макаренко, А.Е. Бормонтов // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Физика, Математика. 2008. № 2. С. 30-36.

115. Методика определения параметров радиационных дефектов и прогноза радиационной стойкости МОП транзисторов / М.Н. Левин, Е.В. Бондаренко, А.Е. Бормонтов, А.В. Татаринцев, В.Р. Гитлин // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36, вып. 15. С. 38-44.

116. Прогнозирование радиационной стойкости МОП ИС в условиях низкоинтенсивного облучения / М.Н. Левин, А.В. Татаринцев, Е.В. Бондаренко, А.Е. Бормонтов, В.Р. Гитлин // Конденсированные среды и межфазные границы. 2010. Т. 12, № 3. С. 226-232.

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

118. Бормонтов // Кибернетика и высокие технологии XXI века: Труды X междунар. науч.-техн. конф. // Воронеж, 2009. Т. 2. С. 770-784.

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

120. A.Е. Бормонтов // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения: Труды VIII междунар. науч.-техн. конф. // Москва, 2009. Ч. 2. С. 74—78.

121. Schwank J.R. Irradiated silicon gate MOS device bias annealing / J.R. Schwank, W.R. Dawes // IEEE Trans. Nucl. Phys. 1983. V. 30, № 6. P. 11001104.

122. Physical mechanisms contributing to device "rebound" / J.R. Schwank et al. // IEEE Trans. Nucl. Phys. 1984. V. 31, № 6. P. 1434-1438.

123. 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. Nucl. Phys. 1986. V. 33, № 6. P. 1203-1209.

124. Моделирование процессов рентгеновской корректировки пороговых напряжений МДП интегральных схем / М.Н. Левин, А.В. Татаринцев,

125. B.А. Макаренко, В.Р. Гитлин // Микроэлектроника. 2006. № 5. С. 382391.

126. Benedetto J.M. The relationship between Co60 and 10-keV X-ray damage in MOS devices / J.M. Benedetto, H.E. Boesch // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1986. V. 33, №6. P. 1318-1323.

127. Польский Б.С. Численное моделирование полупроводниковых приборов / Б.С. Польский // Рига : Зинанте, 1986. 168 с.

128. Першенков B.C. Поверхностные радиационные эффекты в ИМС / B.C. Першенков, В.Д. Попов, А.В. Шальнов. // М.: Энергоатомиздат, 1988. -256 с.

129. Калиткин Н.Н. Численные методы / Н.Н. Калиткин // М.: Наука, 1978. -512 с.

130. Гуртов В.А. Твердотельная электроника / В.А. Гуртов // М.: Техносфера, 2005. 406 с.

131. Влияние радиационного воздействия на характеристики МДП транзистора / Е.Н. Бормонтов и др. // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30, вып. 9. -С. 73-81.

132. Меньшикова Т.Г. Флуктуационная модель вольт-фарадной характеристики МДП структуры / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36, вып. 9. С. 65-72.

133. Nicollian Е.Н. The Si-Si02 interface electrical properties as determined by metal-insulator-silicon conductance technique / E.H. Nicollian, A. Goetzberger//Bell Syst. Tech. Jour. 1967. V. 46, № 5. P. 1055-1133.

134. Теория планарно-неоднородного МОП транзистора в области слабой инверсии. Методика определения поверхностных параметров / Е.Н. Бормонтов и др. // ЖТФ. 2001. Т. 71, вып. 2. С. 61-67.

135. Nakhmanson R.S. Investigation of metal-insulator-semiconductor structure inhomogeneties using a small-size mercury probe / R.S. Nakhmanson, S.B. Sevastianov // Solid State Electronics. 1984. V. 27, № 10. P.881-891.

136. Бесконтактный метод исследования потенциального рельефа границы диэлектрик-полупроводник / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов и др. // Вестн. Воронеж, гос. тех. ун-та. 2005. Т. 1, № 11. С. 83-90.

137. Garrett C.G. Physical theory of semiconductor surfaces / C.G. Garrett, W.H. Brattain // Phys. Rev. 1955. V. 99, № 2. P. 376-397.

138. Berglund C.N. Surface states at stream grown Si-Si02 interfaces / C.N. Berglund // IEEE Trans, on ED. 1966. V.13, №10. P. 701-705.

139. Бормонтов E.H. Автоматизированная установка для контроля и анализа электрофизических характеристик МДП структур / E.H. Бормонтов, C.B. Головин //Изв. вузов. Электроника. 1998. № 4. С. 95-100.

140. Влияние планарной неоднородности и ионизирующего излучения на свойства МДП структур / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов и др. // Вестн. Воронеж, гос. тех. ун-та. 2005. Т. 1, № 11. С. 130-134.

141. Влияние флуктуаций и радиационного воздействия на свойства кремниевых МДП структур / Т.Г. Меньшикова, А.Е. Бормонтов и др. // Радиолокация, навигация, связь: Труды XII междунар. науч.-техн. конф. // Воронеж, 2006. Т. 2. С. 1336-1344.

142. Технология СБИС. / Под ред. С. Зи // М.: Мир, 1986. Кн. 1. 405 с.