Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Влияние облучения пучком низкоэнергетических электронов на вольт-фарадные характеристики структуры Al/SiO2/Si

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-2-112-117

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

Ю. О. Куланчиков
ИПТМ РАН, 142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 6
Россия

Куланчиков Юрий Олегович



П. С. Вергелес
ИПТМ РАН, 142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 6
Россия

Вергелес Павел Сергеевич — канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник



Е. Б. Якимов
ИПТМ РАН, 142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 6
Россия

Якимов Евгений Борисович — доктор физ.-мат. наук, главный научный сотрудник



Список литературы

1. 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.

2. J. Cazaux. Scenario for time evolution of insulator charging under various focused electron irradiations. J. Appl. Phys., 2004, 95, 731-742.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Э. И. Рау, Е.Н. Евстафьева, М.В. Андрианов. Механизмы зарядки диэлектриков при их облучении электронными пучками средних энергий, ФТТ, 2008, 50, 599-607.

11. T. R. Oldham, F. B. McLean, Total Ionizing Dose Effects in MOS Oxides and Devices, IEEE Trans. Nucl. Sci., 2003, 50, №3, 483-498.

12. 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.

13. D. K. Schroder, Semiconductor materials and device characterization, 3rd edn. Hoboken, New Jersey, John Wiley & Sons, Inc., 2006, pp.781.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. D. Vuillaume, A. Bravaix, and D. Goguenheim, Hot-carrier injections in SiO2, Microel. Reliab., 1998, 38, 7-22.

18. 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.

19. 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.

20. M. Schmidt, and H. Köster Jr, Hole Trap Analysis in SiO2/Si Structures by Electron Tunneling, Phys. Stat. Sol. (b), 1992, 174, 53-66.


Для цитирования:


Куланчиков Ю.О., Вергелес П.С., Якимов Е.Б. Влияние облучения пучком низкоэнергетических электронов на вольт-фарадные характеристики структуры Al/SiO2/Si. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2019;22(2):112-117. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-2-112-117

For citation:


Kulanchikov Y.O., Vergeles P.S., Yakimov E.B. Low-energy electron beam irradiation effect on Al/SiO2/Si structure voltage-farad characteristics. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2019;22(2):112-117. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-2-112-117

Просмотров: 111


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)