Моделирование радиационных эффектов в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. Иванков Ю.В - 18 стр.

UptoLike

4. Анализ закономерностей процессов формирования радиационного
заряда в диэлектрике облучаемой МДП-структуры, установленные на
основе численного моделирования.
На начальном этапе облучения захват дырочного заряда происходит
практически равномерно по всей толщине диэлектрического слоя, за
исключением тонких приэлектродных областей . Накопление дырочного
заряда вблизи электродов ослаблено резким уменьшением концентрации
свободных дырок из- за их диффузии из диэлектрика в электроды .
По мере увеличения поглощенной дозы характер распределения
радиационно - индуцируемых зарядов в диэлектрике меняется . Захват
дырочного заряда в объеме диэлектрика сопровождается формированием
крупномасштабной потенциальной ямы для свободных электронов.
Образование такого потенциального рельефа препятствует диффузионному
уходу генерируемых ионизурующим излучением электронов из диэлектрика.
Повышение же концентрации свободных электронов в объеме диэлектрика
приводит к усилению процесса их захвата на локализованных дырках P
t
.
Другими словами, происходит аннигиляция дырочного заряда, ранее
накопленного в глубине диэлектрика.
Повышение концентрации свободных электронов в объеме диэлектрика
приводит также к уменьшению концентрации свободных дырок за счет
усиления их рекомбинации с электронами через ловушечные уровни .
Наличие в объеме диэлектрика свободных электронов, удерживаемых полем
локалированного дырочного заряда, препятствует дальнейшему накоплению
положительного заряда в глубине диэлектрика. Дырочный захват
продолжается лишь на двух участках , прилежащих к электродам и
разделенных слоем диэлектрика с пренебрежимо низкой концентрацией
захваченного заряда. С увеличением поглощенной дозы , толщина участков,
на которых происходит дырочный захват, уменьшается , а области дырочного
захвата все больше смещаются к границам раздела с электродами.
Существенное значение имеет то , что процесс накопления дырочного
заряда сопровождается повышением напряженности электрического поля в
областях его локализации. Этот фактор ограничивает процесс накопления
дырок, из- за уменьшения сечения захвата свободных дырок
электронейтральными ловушками. Последний фактор определяет выход
дозовых зависимостей радиационного заряда на насыщение. Подчеркнем , что
насыщение дозовых зависимостей возникает задолго до достижения
предельного заполнения ловушечных центров. Так , максимальное
заполнение ловушечных уровней составляет
Px
t
max
()
<5
.
(10
16
- 10
17
) см
-3
, при
концентрации свободных центров дырочного захвата N
t
=10
19
см
-3
.
4. А н ал из з акон омерн остей процессов формирован ия радиацион н ого
заряда в диэл ектрике обл уч аемой М Д П -структуры, устан овл ен н ые н а
осн ове ч исл ен н ого модел ирован ия.

        Н а начально м этап е о блучения захват ды ро чно г       о заря да п ро исхо дит
п рактически равно мерно п о всей то лщ ине диэлектрическо г                  о сло я , за
исклю чением то нких п риэлектро дны х о бластей . Н ако п ление ды ро чно г             о
заря да вблизи электро до в о слаблено резким уменьшением ко нцентрации
сво бо дны х ды ро к из-за их диффузии издиэлектрикавэлектро ды .
        П о мере увеличения п о г     ло щ енно й до зы      характер расп ределения
радиац ио нно -индуцируемы х заря до в в диэлектрике меня ется . Зах ват
ды ро чно г  о заря да в о бъ еме диэлектрика со п ро во ж дается фо рмиро ванием
круп но масштабно й п о тенциально й я м ы для сво бо дны х электро но в.
О бразо вание тако г   о п о тенциально го рельефа п реп я тствуетдиффузио нно м у
ухо дуг   енерируем ы х ио низурую щ им излучением электро но в издиэлектрика.
П о вы шение ж е ко нцентрац ии сво бо дны х электро но в в о бъ еме диэлектрика
п риво дит к усилению п ро цесса их захвата на ло кализо ванны х ды рках Pt .
Д ругим и сло вам и, п ро исхо дит аннигиля ция ды ро чно го заря да, ранее
нако п ленно г  о вглубине диэлектрика.
        П о вы шение ко нцентрац ии сво бо дны х электро но вво бъ еме диэлектрика
п риво дит такж е к уменьшению ко нцентрации сво бо дны х ды ро к за счет
усиления их реко мбинац ии с электро нами через ло вушечны е уро вни.
Н аличие во бъ еме диэлектрика сво бо дны х электро но в, удерж иваемы х п о лем
ло калиро ванно го ды ро чно г   о заря да, п реп я тствуетдальней шемунако п лению
п о ло ж ительно го заря да в г       лубине диэлектрика. Д ы ро чны й захват
п ро до лж ается лишь на двух участках, п рилеж ащ их к электро дам и
разделенны х сло ем диэлектрика с п ренебреж имо низко й ко нцентрацией
захваченно го заря да. С увеличением п о г       ло щ енно й до зы , то лщ ина участко в,
нако то ры х п ро исхо дитды ро чны й захват, уменьшается , ао бласти ды ро чно г        о
захватавсе бо льше смещ аю тся к г      раницам разделас электро дами.
        Сущ ественно е значение имеетто , что п ро цесс нако п ления ды ро чно г         о
заря да со п ро во ж дается п о вы шением нап ря ж енно сти электрическо г      о п о ля в
о бластях ег   о ло кализации. Э то тфакто р о г      раничиваетп ро цесс нако п ления
ды ро к, из-за          уменьшения          сечения захвата сво бо дны х ды ро к
электро ней тральны м и ло вушками. П о следний факто р о п ределя ет вы хо д
до зо вы х зависимо стей радиацио нно г    о заря дананасы щ ение. П о дчеркнем, что
насы щ ение до зо вы х зависимо стей во зникает задо лг             о до до стиж ения
п редельно г  о зап о лнения ло вушечны х центро в. Т ак, максимально е
зап о лнение ло вушечны х уро вней со ставля етPtmax ( x) <5 .(1016 - 1017 ) см -3 , п ри
                                                                      19    -3
ко нцентрации сво бо дны х центро вды ро чно го захвата Nt=10 см .