<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">mateltech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1609-3577</issn><issn pub-type="epub">2413-6387</issn><publisher><publisher-name>MISIS</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17073/1609-3577-2019-2-112-117</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">mateltech-328</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Физические свойства и методы исследования</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>PHYSICAL CHARACTERISTICS AND THEIR STUDY</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Влияние облучения пучком низкоэнергетических электронов на вольт-фарадные характеристики структуры Al/SiO2/Si</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Low-energy electron beam irradiation effect on Al/SiO2/Si structure voltage-farad characteristics</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Куланчиков</surname><given-names>Ю. О.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kulanchikov</surname><given-names>Yu. O.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Куланчиков Юрий Олегович —</p></bio><bio xml:lang="en"><p>IPTM RAN,</p><p>6, Academician Ossipyan Str, Chernogolovka, 142432</p></bio><email xlink:type="simple">Kul_ura@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Вергелес</surname><given-names>П. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Vergeles</surname><given-names>P. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Вергелес Павел Сергеевич — канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник</p></bio><bio xml:lang="en"><p>IPTM RAN,</p><p>6, Academician Ossipyan Str, Chernogolovka, 142432</p></bio><email xlink:type="simple">vergelesp@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Якимов</surname><given-names>Е. Б.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Yakimov</surname><given-names>E. B.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Якимов Евгений Борисович — доктор физ.-мат. наук, главный научный сотрудник</p></bio><bio xml:lang="en"><p>IPTM RAN,</p><p>6, Academician Ossipyan Str, Chernogolovka, 142432</p></bio><email xlink:type="simple">yakimov@iptm.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ИПТМ РАН, 142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 6</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Yuriy O. Kulanchikov</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>ИПТМ РАН, 142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 6</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Pavel S. Vergeles</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>ИПТМ РАН, 142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 6</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Eugen B. Yakimov</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>13</day><month>02</month><year>2020</year></pub-date><volume>22</volume><issue>2</issue><fpage>112</fpage><lpage>117</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Куланчиков Ю.О., Вергелес П.С., Якимов Е.Б., 2019</copyright-statement><copyright-year>2019</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Куланчиков Ю.О., Вергелес П.С., Якимов Е.Б.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Kulanchikov Y.O., Vergeles P.S., Yakimov E.B.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://met.misis.ru/jour/article/view/328">https://met.misis.ru/jour/article/view/328</self-uri><abstract><p>Проведено исследование влияния облучения электронами с энергией 2.5 кэВ на вольт-фарадные (C-V) характеристики металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) структуры Al/SiO2/Si. При выбранной энергии пучка глубина проникновения электронов меньше толщины диэлектрика, что позволяет выявить вклад переноса неравновесных носителей заряда в формирование ловушек на границе раздела SiO2/Si. Установлено, что воздействие низкоэнергетичного электронного пучка приводит существенному изменению наклона C-V характеристик, т.е. к образованию ловушек на границе раздела. Проведено исследование влияния приложенного к исследуемой структуре напряжения как до облучения электронным пучком, так и во время облучения. Было установлено, что, напряжение обеих полярностей, приложенное к исследуемой МДП структуре, до ее облучения низкоэнергетичным электронным пучком практически не влияет на C-V характеристики исследуемой МДП структуры. При этом положительное напряжение, приложенное к металлизации в процессе облучения низкоэнергетичным электронным пучком, оказывает существенное влияние на характер изменений C-V кривых, а отрицательное практически не оказывает влияния на C-V характеристики. Исследование стабильности изменений, вызванных облучением электронным пучком, показало, что C-V кривые исследуемой структуры медленно восстанавливаются даже при комнатной температуре. При этом приложенное отрицательное напряжение замедляло процесс релаксации накопленного заряда.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The effect of electron irradiation with energy of 2.5 keV on the MOS structure Al/SiO2/Si capacitance-voltage (C-V) characteristics have been studied. At chosen beam energy the electron penetration depth is lower than the dielectric thickness that allows to reveal the contribution of excess carrier transport to the trap formation on the SiO2/Si interface. It was established that the electron beam irradiation leads to a significant change in the C-V characteristics slope, i.e. to to the trap formation at the interface. A study of effect of bias applied to the investigated structure before and during the electron beam irradiation was carried out. It was established that while the bias applied before irradiation practically did not affect the C-V characteristics of the investigated MOS structure, the positive voltage applied to metallization during irradiation produced a pronounced effect on the C-V curve changes. At the same time the C-V characteristics after irradiation with zero and negative voltage were very similar. The investigation of stability of changes produced by the electron beam irradiation showed that the C-V curves are slowly restored even at room temperature. An applied negative bias was found to slow down the charge relaxation process.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>оксид кремния</kwd><kwd>низкоэнергетичный электронный пучок</kwd><kwd>МДП структура</kwd><kwd>C-V характеристики</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Работа была поддержана грантом РФФИ №18-32-00323.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">O. Jbara, M. Belhaj, S. Odof, K. Msellak, E. I. Rau, M. V. Andrianov. Surface potential measurements of electron-irradiated insulators using backscattered and secondary electron spectra from an electrostatic toroidal spectrometer adapted for scanning electron microscope applications. Rev. Sci. Instrum., 2001, 72, 1788-1795.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">O. Jbara, M. Belhaj, S. Odof, K. Msellak, E. I. Rau, M. V. Andrianov. Surface potential measurements of electron-irradiated insulators using backscattered and secondary electron spectra from an electrostatic toroidal spectrometer adapted for scanning electron microscope applications. Rev. Sci. Instrum., 2001, 72, 1788-1795.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">J. Cazaux. Scenario for time evolution of insulator charging under various focused electron irradiations. J. Appl. Phys., 2004, 95, 731-742.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">J. Cazaux. Scenario for time evolution of insulator charging under various focused electron irradiations. J. Appl. Phys., 2004, 95, 731-742.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">G. Di Santo, C. Coluzza, R. Flammini, R. Zanoni, F. Decker. Spatial, energy, and time-dependent study of surface charging using spectroscopy and microscopy techniques. J. Appl. Phys. 2007, 102, 114505.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">G. Di Santo, C. Coluzza, R. Flammini, R. Zanoni, F. Decker. Spatial, energy, and time-dependent study of surface charging using spectroscopy and microscopy techniques. J. Appl. Phys. 2007, 102, 114505.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">O. Jbara, S. Fakhfakh, M. Belhaj, S. Rondot, A. Hadjadj, J. M. Patat. Charging effects of PET under electron beam irradiation in a SEM. J. Phys. D: Appl. Phys., 2008, 41, 245504.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">O. Jbara, S. Fakhfakh, M. Belhaj, S. Rondot, A. Hadjadj, J. M. Patat. Charging effects of PET under electron beam irradiation in a SEM. J. Phys. D: Appl. Phys., 2008, 41, 245504.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">N. Cornet, D. Goeuriot, C. Guerret-Piecourt, D. Juve, D. Treheux, M. Touzin, H.-J. Fitting. Electron beam charging of insulators with surface layer and leakage currents. J. Appl. Phys., 2008, 103, 064110.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">N. Cornet, D. Goeuriot, C. Guerret-Piecourt, D. Juve, D. Treheux, M. Touzin, H.-J. Fitting. Electron beam charging of insulators with surface layer and leakage currents. J. Appl. Phys., 2008, 103, 064110.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">H. Fitting, X. Meyza, C. Guerret-Piecourt, C. Dutriez, M. Touzin, D. Goeuriot, D. Treheux. Selfconsistent electrical charging in insulators. J. Europ. Ceramic Soc., 2005, 25, 2799–2803.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">H. Fitting, X. Meyza, C. Guerret-Piecourt, C. Dutriez, M. Touzin, D. Goeuriot, D. Treheux. Selfconsistent electrical charging in insulators. J. Europ. Ceramic Soc., 2005, 25, 2799–2803.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. Belhaj, O. Jbara, M. N. Filippov, E. I. Rau, M. V. Andrianov. Analysis of two methods of measurements of surface potental of insulators in SEM: electron spectroscopy and X-ray spectroscopy methods. Appl. Surf. Sci., 2001, 177, 58-65.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. Belhaj, O. Jbara, M. N. Filippov, E. I. Rau, M. V. Andrianov. Analysis of two methods of measurements of surface potental of insulators in SEM: electron spectroscopy and X-ray spectroscopy methods. Appl. Surf. Sci., 2001, 177, 58-65.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Э. И. Рау, А. А. Татаринцев, С. Ю. Купреенко, С. В. Зайцев, Н. Г. Подбуцкий. Сравнительный анализ методов измерения потенциалов зарядки диэлектриков при электронном облучении в сканирующем электронном микроскопе. Поверхность. Рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования, 2017, № 10, 69–76.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Э. И. Рау, А. А. Татаринцев, С. Ю. Купреенко, С. В. Зайцев, Н. Г. Подбуцкий. Сравнительный анализ методов измерения потенциалов зарядки диэлектриков при электронном облучении в сканирующем электронном микроскопе. Поверхность. Рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования, 2017, № 10, 69–76.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Э.И. Рау, А.А. Татаринцев, Е.Ю. Зыкова, И.П. Иваненко, С.Ю. Купреенко, К.Ф. Миннебаев, А.А. Хайдаров. Электронно-лучевая зарядка диэлектриков, предварительно облученных ионами и электронами средних энергий. ФТТ, 2017, 59, 1504-1513.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Э.И. Рау, А.А. Татаринцев, Е.Ю. Зыкова, И.П. Иваненко, С.Ю. Купреенко, К.Ф. Миннебаев, А.А. Хайдаров. Электронно-лучевая зарядка диэлектриков, предварительно облученных ионами и электронами средних энергий. ФТТ, 2017, 59, 1504-1513.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Э. И. Рау, Е.Н. Евстафьева, М.В. Андрианов. Механизмы зарядки диэлектриков при их облучении электронными пучками средних энергий, ФТТ, 2008, 50, 599-607.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Э. И. Рау, Е.Н. Евстафьева, М.В. Андрианов. Механизмы зарядки диэлектриков при их облучении электронными пучками средних энергий, ФТТ, 2008, 50, 599-607.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">T. R. Oldham, F. B. McLean, Total Ionizing Dose Effects in MOS Oxides and Devices, IEEE Trans. Nucl. Sci., 2003, 50, №3, 483-498.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">T. R. Oldham, F. B. McLean, Total Ionizing Dose Effects in MOS Oxides and Devices, IEEE Trans. Nucl. Sci., 2003, 50, №3, 483-498.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">J. R. Schwank, M. R. Shaneyfelt, D. M. Fleetwood, J. A. Felix, P. E. Dodd, P. Paillet, V. Ferlet-Cavrois, Radiation Effects in MOS Oxides, IEEE Trans. Nucl. Sci., 2008, 55, №4, 1833-1853.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">J. R. Schwank, M. R. Shaneyfelt, D. M. Fleetwood, J. A. Felix, P. E. Dodd, P. Paillet, V. Ferlet-Cavrois, Radiation Effects in MOS Oxides, IEEE Trans. Nucl. Sci., 2008, 55, №4, 1833-1853.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">D. K. Schroder, Semiconductor materials and device characterization, 3rd edn. Hoboken, New Jersey, John Wiley &amp; Sons, Inc., 2006, pp.781.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">D. K. Schroder, Semiconductor materials and device characterization, 3rd edn. Hoboken, New Jersey, John Wiley &amp; Sons, Inc., 2006, pp.781.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">С.С. Борисов, П.С. Вергелес, Е.Б. Якимов. Исследование индуцированной электронным пучком проводимости в тонких пленках окиси кремния. Поверхность. Рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования, 2010, № 9, 62–66.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">С.С. Борисов, П.С. Вергелес, Е.Б. Якимов. Исследование индуцированной электронным пучком проводимости в тонких пленках окиси кремния. Поверхность. Рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования, 2010, № 9, 62–66.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">I. A. Glavatskikh, V. S. Kortov, H.-J. Fitting, Self-consistent electrical charging of insulating layers and metal-insulator-semiconductor structures. J. Appl. Phys., 2001, 89, 440-448.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">I. A. Glavatskikh, V. S. Kortov, H.-J. Fitting, Self-consistent electrical charging of insulating layers and metal-insulator-semiconductor structures. J. Appl. Phys., 2001, 89, 440-448.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">G. Groeseneken, R. Bellens, G. Van den Bosch, H. E. Maes. Hot-carrier degradation in submicrometre MOSFETs: from uniform injection towards the real operating conditions. Semicond. Sci. Technol., 1995, 10, 1208-1220. 17. A. Acovic, G. La Rosa, Y.-C. Sun. A review of hot-carrier degradation mechanisms in MOSFETs. Microelectr. Reliab., 1996, 36, 845-869.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">G. Groeseneken, R. Bellens, G. Van den Bosch, H. E. Maes. Hot-carrier degradation in submicrometre MOSFETs: from uniform injection towards the real operating conditions. Semicond. Sci. Technol., 1995, 10, 1208-1220. 17. A. Acovic, G. La Rosa, Y.-C. Sun. A review of hot-carrier degradation mechanisms in MOSFETs. Microelectr. Reliab., 1996, 36, 845-869.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">D. Vuillaume, A. Bravaix, and D. Goguenheim, Hot-carrier injections in SiO2, Microel. Reliab., 1998, 38, 7-22.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">D. Vuillaume, A. Bravaix, and D. Goguenheim, Hot-carrier injections in SiO2, Microel. Reliab., 1998, 38, 7-22.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. Cho, P. Roussel, B. Kaczer, R. Degraeve, J. Franco, M. Aoulaiche, T. Chiarella, T. Kauerauf, N. Horiguchi, and G. Groeseneken, Channel Hot Carrier Degradation Mechanism in Long/Short Channel n-FinFETs, IEEE Trans. Electron Dev., 2013, 60, 4002-4007.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. Cho, P. Roussel, B. Kaczer, R. Degraeve, J. Franco, M. Aoulaiche, T. Chiarella, T. Kauerauf, N. Horiguchi, and G. Groeseneken, Channel Hot Carrier Degradation Mechanism in Long/Short Channel n-FinFETs, IEEE Trans. Electron Dev., 2013, 60, 4002-4007.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">A. J. Lelis, T. R. Oldham, H. E. Boesch, Jr, F. B. McLean, The nature of the trapped hole annealing process, IEEE Trans. Nucl. Sci., 1989, 36, 1808-1815.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">A. J. Lelis, T. R. Oldham, H. E. Boesch, Jr, F. B. McLean, The nature of the trapped hole annealing process, IEEE Trans. Nucl. Sci., 1989, 36, 1808-1815.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">M. Schmidt, and H. Köster Jr, Hole Trap Analysis in SiO2/Si Structures by Electron Tunneling, Phys. Stat. Sol. (b), 1992, 174, 53-66.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">M. Schmidt, and H. Köster Jr, Hole Trap Analysis in SiO2/Si Structures by Electron Tunneling, Phys. Stat. Sol. (b), 1992, 174, 53-66.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
