Моделирование радиационных эффектов в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. Иванков Ю.В - 8 стр.

UptoLike

Отметим , что компрессионное воздействие электрода МДП-структуры на
границу раздела
Si-SiO
2
приводит к уменьшению межатомного расстояния в
разупорядоченной переходной области окисла и снижает напряженность Si-
O связей на границе раздела, увеличивая тем самым вероятность
восстановления разорванных связей , а следовательно и радиационную
стойкость МДП-структуры .
Образование ПС в облученных МДП-структурах может происходить и
за счет поступления радиационных дефектов из объема окисной пленки на
границу раздела. Например , возможно движение немостикового кислорода,
обусловленное наличием градиента напряженных связей в поле внутренних
упругих напряжений .
При высокой концентрации водорода в окисной пленке упругие
напряжения перестают оказывать влияние на чувствительность МДП-
структуры к ионизирующей радиации. Это связано с тем , что при
повышении содержания водорода значительная часть ПС образуется за счет
разрыва слабых Si-H или Si-OH связей , которые испытывают значительно
меньшее влияние механических напряжений , чем Si-O cвязи, формирующие
структуру окисной пленки и границу ее раздела с кремнием . Отметим , что
отжиг облученных МОП-структур в водороде снижает объемный заряд в
окисле и плотность ПС за счет пассивации радиационных дефектов, однако ,
уровень деградации таких МДП-структур при последующем облучении
возрастает. Таким образом, наличие водорода или про - дуктов разложения
воды в окисле неблагоприятно сказывается на радиационной стойкости
МДП-приборов.
2. Механизмы образования радиационного заряда в диэлектрических
слоях МДП-структур .
Coгласно модели Гроува- Сноу под действием ионизирующего
излучения в диэлектрике МДП-структуры происходит генерация электронно -
дырочных пар, разделение этих пар электрическим полем , уход более
подвижных носителей - электронов из окисного слоя в электроды и захват
менее подвижных носителей - дырок на ловушечные центры в диэлектрике.
Процесс дырочного захвата продолжается до компенсации напряженности
внешнего электрического поля полем накапливаемого объемного заряда Q
ot
и
прекращения разделения результирующим электрическим полем электронно
- дырочных пар, генерируемых излучением .
На основе этой модели Митчелл дал первое аналитическое описание
процесса образования заряда в диэлектрике МДП-структуры , дополнительно
О тметим, что ко мп рессио нно е во здей ствие электро да М Д П -структуры на
г раниц ураздела
Si-SiO2        п риво дит к уменьшению             меж ато мно г
                                                               о    рассто я ния  в
разуп о ря до ченно й п ерехо дно й о бласти о кисла и сниж аетнап ря ж енно стьSi-
O свя зей на г      ранице раздела,       увеличивая     тем сам ы м веро я тно сть
во сстано вления разо рванны х свя зей , а следо вательно и радиац ио нную
сто й ко стьМ Д П -структуры .
       О бразо вание П С в о блученны х М Д П -структурах мо ж етп ро исхо дить и
за счетп о ступ ления радиацио нны х дефекто в из о бъ ема о кисно й п ленки на
г раниц ураздела. Н ап ример, во змо ж но движ ение немо стико во г   о кисло ро да,
о бусло вленно е наличием г   радиента нап ря ж енны х свя зей в п о ле внутренних
уп ругих нап ря ж ений .
       П ри вы со ко й ко нцентрац ии во до ро да в о кисно й п ленке уп ругие
нап ря ж ения п ерестаю т о казы вать влия ние на чувствительно сть М Д П -
структуры к ио низирую щ ей радиац ии.            Э то свя зано с тем, что п ри
п о вы шении со держ ания во до ро да значительная часть П С о бразуется за счет
разры ва слабы х Si-H или Si-OH свя зей , ко то ры е исп ы ты ваю тзначительно
меньшее влия ние механических нап ря ж ений , чем Si-O cвя зи, фо рмирую щ ие
структуруо кисно й п ленки и г     раницуее раздела с кремнием. О тметим, что
о тж иго блученны х М О П -структур в во до ро де сниж ает о бъ емны й заря д в
о кисле и п ло тно сть П С за счетп ассивац ии радиацио нны х дефекто в, о днако ,
уро вень дег   радации таких М Д П -структур п ри п о следую щ ем о блучении
во зрастает. Т аким о бразо м, наличие во до ро да или п ро -дукто в разло ж ения
во ды в о кисле неблагоп рия тно сказы вается на радиац ио нно й сто й ко сти
М Д П -п рибо ро в.


2. М ехан из
           мы образ  ован ия радиацион н ого з
                                             аряда в диэл ектрич еских
сл оях М Д П -структур.

        Coг ласно мо дели Гро ува-Сно у п о д дей ствием ио низирую щ ег           о
излучения вдиэлектрике М Д П -структуры п ро исхо дитгенерац ия электро нно -
ды ро чны х п ар, разделение этих п ар электрическим п о лем, ухо д бо лее
п о движ ны х но сителей - электро но в из о кисно г  о сло я в электро ды и захват
менее п о движ ны х но сителей - ды ро к на ло вушечны е ц ентры в диэлектрике.
П ро цесс ды ро чно г о захвата п ро до лж ается до ко мп енсац ии нап ря ж енно сти
внешнег   о электрическо г о п о ля п о лем накап ливаемо г
                                                          о о бъ емно г
                                                                      о заря даQot и
п рекращ ения разделения результирую щ им электрическим п о лем электро нно
-ды ро чны х п ар, генерируемы х излучением .
       Н а о сно ве это й мо дели М итчелл дал п ерво е аналитическо е о п исание
п ро цессао бразо вания заря да в диэлектрике М Д П -структуры , до п о лнительно