Сильнополевая инжекционная модификация наноразмерных диэлектрических пленок в МДП-приборах
Авторы: Андреев В.В., Столяров А.А., Ахмелкин Д.М., Романов А.В.
Опубликовано в выпуске: #6(18)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-6-802
Раздел: Наноинженерия
Проведено исследование процессов изменения зарядового состояния МДП-структур с многослойным подзатворным диэлектриком наноразмерной толщины на основе термической пленки SiO2, легированной фосфором, при сильнополевой инжекционной модификации, проводимой при различных режимах инжекции. Выполнена оценка временной и температурной стабильности зарядового состояния диэлектрической пленки после модификации. Установлено, что отрицательный заряд, накапливающийся в пленке фосфорно-силикатного стекла (ФСС) в МДП-структурах с двухслойным подзатворным диэлектриком SiO2-ФСС в процессе сильнополевой туннельной инжекции электронов, может использоваться для модификации электрофизических характеристик приборов с такой структурой. Предложен способ модификации электрофизических характеристик МДП-структур путем сильнополевой туннельной инжекции электронов в диэлектрик в режиме протекания постоянного инжекционного тока. Способ позволяет непосредственно во время модификации контролировать изменение параметров МДП-структуры. Показано, что для получения приборов с высокой термополевой стабильностью после модификации зарядового состояния инжекцией электронов их необходимо отжигать при температурах около 200 °C.
Литература
[1] Bondarenko G.G., Andreev VV, Stolyarov A.A., Tkachenko A.L. Modification of metal-oxide-semiconductor devices by electron injection in high-fields. Vacuum, 2002, vol. 67/3-4, pp. 507-511
[2] Bondarenko G.G., Andreev V.V., Maslovsky V.M., Stolyarov A.A., Drach V.E. Plasma and injection modification of gate dielectric in MOS structures. Thin solidfilms, 2003, vol. 427, pp. 377-380
[3] Andreev V.V., Bondarenko G.G., Stolyarov A.A., Vasyutin D.S., Mikhal’kov A.M. Influence of High_Field Electron Injection Regimes on Modification of Dielectric Films of MOS Devices. Inorganic Materials: Applied Research, 2010, vol. 1, no. 2, pp. 105-109
[4] Зайцев Н.А., Красников Г.Я., Неустроев С.А. Воздействие паров PCl3 на свойства структур Si-SiO2. Изв. АН СССР: Неорган. Материалы, 1989, т. 25, № 3, с. 403-405
[5] Mikhailovskii I.P., Potapov P.V., Epov A.E. Sign of the charge accumulated in thermal films of silicon MIS structures under high electric field condition. Phys. Stat. Sol.(a), 1986, vol. 94, pp. 679-685
[6] Солдатов В.С., Воеводин А.Г., Коляда В.А. Модель генерации поверхностных состояний в МДП-структурах при туннельной инжекции. Поверхность, 1990, № 7, с. 92-97
[7] Balk P., Eldridge J.M. Phosphosilicate glass stabilization of FET devices. Proc. IEEE, 1969, vol. 57, pp. 1558-1563
[8] Lombardo S., Stathis J.H., Linder P., Pey K.L., Palumbo F., Tung C.H. Dielectric breakdown mechanisms in gate oxides. J. Appl. Phys, 2005, vol. 98, pp. 121-301
[9] Гриценко В.А., Тысченко И.Е., Шпон В.Л, Перевалов Т.В. Диэлектрики в наноэлектронике. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2010, 258 с.
[10] Afanas’ev W., Stesmans A. Internal photoemission at interfaces of high-k insulators with semiconductors and metals. J.Appl. Phys, 2007, vol. 102, pp. 81-301
[11] Андреев В.В., Барышев В.Г., Сидоров Ю.А., Столяров А.А. Влияние концентрации фосфора в пленках SiO2 на характеристики МДЛ-систем. Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 1993, вып. 3, с. 56-59
[12] Андреев В.В., Барышев В.Г., Бондаренко Г.Г., Столяров А. А., Шахнов В.А. Зарядовая деградация МДЛ-систем с термическим оксидом кремния, пассивированным фосфорно-силикатным стеклом, при высокополевой туннельной инжекции. Микроэлектроника, 1997, № 6, с. 640-646
[13] Андреев В.В., Барышев В.Г., Бондаренко Г.Г., Столяров А.А. Метод многоуровневой токовой нагрузки для исследования генерации и релаксации положительного заряда в МДП-структурах. Микроэлектроника, 2003, т. 32, № 2, с. 152-158
[14] Андреев В.В., Столяров А.А., Дмитриев В.Г., Романов А.В. Инжекционные методы контроля подзатворного диэлектрика МД^ИМС. Наукоемкие технологии, 2012, т. 13, № 10, с. 20-28
[15] Andreev V.V., Bondarenko G.G., Maslovsky V.M., Stolyarov A.A. Multilevel current stress technique for investigation thin oxide layers of MOS structures. 1OP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2012, vol. 41, pp. 12-17
[16] Булушева М.А., Шиов В.Д., Протопопов Г.А., Скородумова А.В. Физическая модель процесса старения МОП-структуры. Физика и техника полупроводников, 2010, т. 44, вып. 4, с. 527-532
[17] Гороховатский Ю.А. Основы термодеполяризационного анализа. Москва, Наука, 1981, 176 с.
[18] Левин M.K, Гитлин В.Р., Татаринцев А.В., Остроухов С.С., Кадменский С.Г Рентгеновская корректировка пороговых напряжений в производстве МД1 интегральных схем. Микроэлектроника, 2002, т. 31, № 6, с. 408-413
[19] Андреев В.В., Бондаренко Г.Г., Дегтярев В.Т., Столяров А.А., Драч В.Е. Исследование процессов сильнополевой инжекционной модификации и деградации МД^структур. Перспективные материалы, 2004, № 2, с. 20-26