автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Изменение электрофизических свойств системы кремний-подзатворный окисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения

Халепкий Роман Александрович

ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ КРЕМНИЙ-ПОДЗАТВОРНЫЙ ОКИСЕЛ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ С ПОЛИКРЕМНИЕВЫМ ЗАТВОРОМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и

систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель:

доктор технических нау к, профессор Скворцов Альберт Матвеевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, член-иэрр. Российской академии инженерных наук Новиков Владимир Васильевич

кандидат физико-математических наук, главный специалист ВНИИ РА - "Навигатор" Филаретов Гелий Алексеевич

Ведущая организация: Физико-технический инсттутим. А. Ф. Иоффе РАН

Защита состоится 30 мая 2006 г. в 18—, ауд. 285 на заседании диссертационного совета Д. 212 227.03 в Санкт-Петербургском государственномуниверситете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49

С диссертацией молено ознакормиться в библиотеке СПбГУИТМО Автореферат разослан 28 апреля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совет

к. т. н.

А. В. Лямин

1. ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Интегральные полу про юдниювые микросхемы (ИМС), созданные на основе МДП- или КМДП-технологии, находят широкое применение в качестве элементной базы современной вычислительной техники различного назначения, в том числе работающей в полях радиационного воздействия. В этом случае устойчивость электрических параметров к воздействию ионизирующего излучения является одним из основных требований, предъявляемых к элементам МДП ИМС.

Основной структурной единицей элементов МДЛ ИМС является система затвор (металл или полупроводник) - подзатворный диэлектрик (БЬ^, 8Ю2) -полупроюдник (кремний). Известно, что самой уязвимой областью в такой слоистой структуре при воздействии ионизирующего излучения является подзатворный диэлектрик МДП-транзисторов, в качестве которого наиболее часто используется 8Ю2. Радиационная стойкость электрофизических параметров подзатворного окисла, межфазных границ кремний-окисел и окисел-затвор в значительной мере и определяет надежность МОП ИМС, при их эксплуатации в условиях воздействия ионизирующего излучения.

Существует большое количество работ, связанных с исследованиями по влиянию ионизирующего излучения на МОП-структуры. Основное внимание в этих работах уделяется влиянию технологии формирования МОП-стругауры на чувствительность ее электрофизических параметров к воздействию ионизирующего излучения. Однако недостаточные знания процессов, протекающих в МОП-структуре под действием облучения; постоянное совершенствование МОП-технологии; внедрение в технологический процесс новых основных и вспомогательных материалов приводят к трудностям в прогнозировании поведения готовой МОП ИМС в условиях воздействия ионизирующего излучения. Поэтому исследование функционирования МОП-структур - основы МОП ИМС в условиях радиационных полей с целью улучшения эксплуатационных характеристик является актуальным.

Цель работы - исследование характера изменения электрофизических свойств системы кремний-под затворный окисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения и в процессе пострадиационной обработки.

Основные задачи работы заключались в следующем:

- исследование влияния режимов формирования структуры кремний-окисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором на ее алектрофизические характеристики;

- исследование влияния режимов процесса термического окисления на характер радиационной деградации структур кремний-о кисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург

03 20!)^акт У 10

- исследование влияния величины и полярности напряжения смещения на затворе ю время облучения нахарактер радиационной деградации структур БиБЮт-вГ;

- исследование влияния температуры среды, в которой осуществляется облучение, нахарактер деградации электрофизических свойств структуры 8ь-БЮа-ЗГ;

- исследование характера изменения структуры подзатюрного окисла МОП-транзистора при воздействии ионизирующего излучения;

- исследование пострадиационных процессов изменения радиационно-индуцированного заряда в структурах Бь^СЬ-ЗГ.

Методы исследований. При исследовании электрофизических свойств структур и характера их радиационной деградации использовался метод высокочастотных вольт-фарадных характеристик(ВФХ). По изменению вида ВФХ рассчитывались: изменение встроенного заряда в окисле, изменение плотности поверхностных состояний и заряд, обуславливающий гистерезис ВФХ. Исследование структурных дефектов подзатворнош диэлектрика производилось методом локапьной катодолюминесценции.

Научная новизна работы. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- исследован характер изменения электрофизических свойств подзатюрного окисла, вызванного использованием поликристаллического кремния в качестве материала затвора;

- определено влияние пленки поликристаллического кремния нахарактер изменения зарада в подзатворном окисле МОП-транзистора при воздействии гамматизлучения в зависимости от режимов формирования подзатюрного окисла;

- обнаружены и исследованы два вида гистерезиса ВФХ, предложены механизмы их возникновения;

- выявлен характер деградации струюур 8ь8Ю2 с поли кремниевым затвором при электрическом смещении при облучении в зависимости от режимов тер мич ее ко го о ки еэтения;

- выявлены особенности изменения электрофизических свойств подзаг творного диэлектрика МОП-структур в процессе пострадиационной выдержки при комнатной температуре и дополнительном термическом отжиге;

- исследовано влияние гамматизлучения на структурные дефекты окисла; предложен механизм трансформации структурных дефектов в процессе радиационной деградации.

Практическая ценность. Результаты исследований значительно расширяют представление о природе процессов, ответственных за изменение электрофизических свойств системы 8ьБЮ2 МОП-транзисторов с поликремние-

вым затвором при воздействии ионизирующего излучения. Полученные результаты будут использованы в технологии производства КМОП ИМС. Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры в виде раздела дисциплины "Физика отказов и надежность БИС'.

На защиту выносятся следующие результаты:

- механизм изменения заряда в пленках термической двуокиси кремния на кремнии при формировании пол и кр и сталлич ее ко го затвора;

- механизм изменения заряда в подзатворном окисле МОП-сгруюур с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения;

- свойства и механизм образования заряда, обуславливающего появление гистерезиса ВФХ при воздействии гамма-излучения;

- свойства подзатворного окисла МОП-структур с поликремниевым затвором при облучении под напряжением смещения;

- механизм трансформации структурных дефектов подзатворного диоксида кремния МОП-транзистора при воздействии ионизирующего излучения.

Внедрение работы

1. Результаты работы используются для совершенствования технологии производства КМОП ИМС.

2. Методики используются в ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН при проведении исследований, которые связаны с радиационными явлениями в полупроводниковых структурах наоснове системы кремний-двуокись кремния;

3. Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры в виде раздела дисциплины "Физика отказов и надежность БИС".

Апробация работы. Обсуждение материалов работы проводилось на следующих конференциях: Юбилейная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, СПбГУИТМО, 2000 г.; Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика" (Зеленоград, 2002,2004,2005 г.г.); Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава, СПбГУИТМО, 2003, 2005,2006 г.г.; 2-я Всероссийская конференция «Физию-химические процессы в конденсированном состоянии и межфазных границах» («Фагран-2004»), Воронеж, ВГУ, 2004 г.; Научные и учебно-методические конференции СПбГУИТМО, 2005, 2006 г.г.; Межвузовские конференции молодых ученых, СПбГУИТМО,2005,2006 г.г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Материал изложен на 130 страницах машинописного текста и содержит 29 рису нюв и 3 таблицы.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ исследований, связанных с воздействием ионизирующего излучения на МОП-структуру. Показано, что чувствительность электрофизических свойств МОП-структуры к воздействию ионизирующего излучения связана с технологией ее формирования. Из приведенного обзора следует, что пока не существует общей зависимости между технологическими режимами получения подзатворнош диэлектрика МОП-структуры и характером деградации ее электрофизических характеристик при воздействии ионизирующего излучения. Недостаточно изучены особенности изменения электрофизических и струюурных свойств окисла, полученного с использованием хлорной технологии, которая широко используется при формировании подзатворного слоя диоксида кремния.

Необходимо отметить также, что недостаточно изучено влияние внешней межфазной границы окисел-затвор на радиационную стойкость МОП-приборов. Неизвестно, каким образом, и в какой степени дефектные центры на этой границе участвуют в деградационном процессе МОП-структуры при облучении.

Во второй главе рассмотрены структура экспериментальных образцов, технология их формирования и экспериментальные методы, использующиеся при измерениях и обработке полученных экспер и ментальных данных.

Экспериментальные образцы представляли собой тестовые структуры А1-Зг^Юг-В^. Электрофизические свойства, размеры толщин и технология формирования слоев, входящих в состав конструкции тестовой структуры, являются базовыми в технологии получения основных элементов конструкции КМОП ИМС на предприятии "Светлана-полупроводники".

Тестовые структуры отличались режимами термического окисления, которые представлены в табл. 1.

Табл. 1. Режимы термического окисления тестовых структур

№ образца Толщина окисла, нм Продолжительность термического окисления, мин Температура окисления, °С

В сухом 02 Во влажном о2 3 сухом Ог Суммарное время

1 80 10 100 10 120 850

2 120 10 18 10 38 1000

3 120 90 - - 90 1050

4 150 120 - - 120 1050

Далее в тексте под названиями ко Минированный и сухой окисел, будет пониматься окисел, выращенный с использованием юмбинированного и сухого окисления соответственно.

Для исследования электрофизических сюйств тестовых структур использовался метод высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ), на основе которого рассчитывались плотность встроенного заряда в диоксиде кремния, плотность поверхностных состояний и плотность заряда, обуславливающего гистерезис ВФХ. Для исследования структурных свойств диоксида кремния тесто вых структур использовался метод локальной катодолюминесценции.

Третья глава посвящена исследованию влияния пленки полифисталли-ческого кремния и режима ее формирования на электрофизические свойства системы кремний-диоксид кремния тестовых структур.

Показано, что в результате формирования пленки поликристаллического кремния происходит изменение встроенного заряда в диоксиде кремния тестовых структур (табл. 2). Следует отметить, что величина изменения встроенного заряда на участках тестовых струюур, свободных от пленки поли^емния, почти не зависит от режима термического окисления.

Табл. 2. Изменение встроенного заряда в окисле тестовых структур наразлич-__ ньк участках поверхности_

№ образца Температура окисления, °С Среда окисления Заряд 0,и образовавшийся при окислении, нКл/см2 Заряд, образовавшийся при формировании бГ-А!, нКл/см2

научастке, свободном от Б Г-А1 научастке с ЭГ-А!

1 850 Сух. 02-влаж. 02 -сух.02 50 27 14

2 1000 50 28 15

3 1050 Сухой 02 40 15 80

4 1050 40 16 82

Однако, как видно из табл. 2, величина и характер изменения ^ на участках тестовых структур с поликремнием существенно различается для структур с окислами, полученными в различных режимах. При этом для окислов, полученных, комбинированным окислением, наличие слоя полифисталлического кремния приводит к незначительному дополнительному уменьшению начального встроенного заряда, в то время как для сухих пленок 8Ю2 наблюдается существенноеу величение исходного положительного заряда.

Основной возможной причиной разницы в поведении встроенного зарада в диоксиде кремния тестовых структур в зависимости от наличия слоя является различие в величине внутренних механических напряжений в 8Ю2 для различных структур. При этом характер изменения величины напряжений, возникающих в окисле при воздействии пленки поликремния, зависит от ио

ходного уровня механических напряжений в БЮо, которые формируются в процессе тер мич еско го о ки сл ени я.

В работе проведен теоретический расчет состояния механической напряженности окислов тестовых структур, основанный на теории вязкого течения, которое возникает в 8Ю2 при окислении. В результате расчета показано, что пленки двуокиси кремния, полученные комбинированным окислением (образцы №1 и 2), являются механически напряженными после окисления. При этом пленки 8Ю2, полученные в сухом кислороде (образцы №3 и 4), являются не напряженными, то есть, релаксация механических напряжений в них прошла полностью.

Наличие на поверхности окисла пленки поликристаллического кремния приюдит к изменению уровня внутренних механических напряжений, что вызывает изменение встроенного зарада в 8Ю2 (табл. 2). При этом характер этого изменения зависит от исходного уровня и вида внутренних механических напряжений в системе кремний-окисел. Если исходить из того, что в комбинированном окисле присутствуют внутренние механические напряжения сжатия, то генерация поликремниевой пленкой компенсирующих механических напряжений противоположного знака приюдит к снятию напряженности связей Б ¡-О. Взаимная компенсация механических напряжений не приводит к образованию структурных дефектов и, следовательно, увеличению заряда в окисле (табл. 2). В случае образцов с сухим окислом, генерация пленкой механических напряжений растяжения приюдит к появлению дополнительных структурных дефектов, ответственных за увеличение положительного встроенного зарада в окисле.

При измерении ВФХ тестовых структур наблюдался гистерезис ВФХ. На рис. 1 показано типичное энергетическое распределение заряда О(Е), обуславливающего гистерезис ВФХ, в запрещенной зоне кремния для экспериментальных структур после окисления подложек (БьБЮ2) и после формирования затюрной композиции (8ь8Ю2-8Г-А1). Характер и амплитуда изменения <2(Е) мало отличались (±20%) для образцов с одним типом структуры. Из представленных нарис. 1 графиков видно, что после получения затворной композиции происходит существенное изменение характера зависимости £)(Е), которое заключается в значительном снижении чувствительности гистерезиса ВФХ к изменению поверхностного потенциала подложки ср8 при этом знак заряда, обуславливающего гистерезис, становится отрицательным по всей ширине запрещенной зоны кремния. Необходимо отметить, что вид зависимости ¿(Я), характерной для участков структуры 8ь8Ю2-8Г-А1 со слоем вГ-А! на 8Ю2, является характерным и для участков без слоя 8Г-А1. В работе показано, что причиной изменения характера зависимости ()(Е) при формировании затюрной композиции нарис. 1 является взаимодействие поликремния с пленкой диоксида кремния. При этом изменяется не только характер зависимости £?(£)> но также и характер проявления гистерезиса при измерении ВФХ.

В результате анализа характера проявления гистерезиса ВФХ, наблюдающегося на различных этапах изготовления тестовых стру ктур1, было получено, что:

- причиной гистерезиса ВФХ, наблюдаемого при измерении тестовых структур после термического окисления, являются ловушечные центры, располагающиеся вблизи границы раздела кремний-окисел. Ловушечные центры обладают способностью обмениваться зарядами с подложкой при определенных условиях изгиба

й-ЭЮ, - - 8ь8Ю"-81*-А1

8 6420 -2 -4

а., нКл/см"

Е-Е.,эВ

-0,2 0,0 0,2

ф - ф-

зон кремния.

- процесс формирования поликремниевого затвора вызывает появление характерного гистерезиса ВФХ, отличающегося по своей природе от гистерезиса, обусловленного наличием ловушечных центров. При этом природа этого гистерезиса связана с релаксационными эффектами процесса диэлектрической поляризации диоксида кремния.

Четвертая глава

Рис. 1. Типичное энергетическое распределение заряда вн> обуславливающего гистерезис ВФХ, на различных

этапах изготовления тестовых структур

посвящена исследованию влияния гамма-излучения на электрофизические и структурные свойства тестовых структур. На рис. 2 показано, как изменяется встроенный заряд в диоксиде щэемния тестовых структур при воздействии гамма-излучения.

Из рис. 2 видно, что величина радиационного заряда зависит от наличия поликремниевого слоя на поверхности диоксида фемния. Как следует из рис. 2 для структур без затворной композиции и результатов анализа состояния механической напряженности пленок двуокиси кремния, величина радиационного заряда увеличивается с уменьшением уровня внутренних механических напряжений. При этом наличие поли кремниевой пленки приюдит к изменению уровня механических напряжений и, как видно из рис. 2, к соответствующему изменению величины радиационного заряда.

,AQf, НКл/см

| на участках с Si*-AI I Гна свободных участках (контакт - InGa)

образец Кг 1 образец № 2 образец №3 образец № 4 Рис. 2. Изменение плотности встроенного заряда в окисле тестовых структур при облучении

Гамма-излучение приводит к появлению ловушечных центров в переходной обл acra дио ксид а кремния, которые являются причиной появления заряда £н> обуславливающего радиаг ционный гистерезис ВФХ. Нами было экспериментально показано, что полярность Qa определяется полярностью неосновных носителей заряда в подложке.

Понижение температуры облучения тестовых структур до 80К приводит к существенному снижению величины радиационного заряда. При последующей выдержке тестовых стругаур при комнатной температуре после низкотемпературного облучения происходит практически полное исчезновение накопленного ю время облучения радиационно-индуцированного встроенного заряда.

При выдержке при комнатной температуре тестовых структур после облучения наблюдалось изменение заряда в пленках окисла. При этом происходит уменьшение встроенного заряда и увеличение заряда на поверхностных состояниях, что, по-видимому, связано с термическим выбросом дырок с дефектов, ответственных за встроенный заряд, и их захватом на дефекты, ответственных за появление заряда на поверхностных состояниях.

Тестовые структуры подвергались гамма-облучению при различной полярности и величине электрического смещения на затворе. При положительных смещениях процессы заряжения дефектов протекают интенсивнее по сравнению с отрицательными смещениями, что связано с интенсивной доставкой неравновесных дьрок из объема окисла к дефектам в переходной области БЮг. При отрицательных смещениях на затворе процессы зарядовой деградат ции, помимо радиационно-индуцированных дьрок, также обусловлены ин-жекцией дырокиз инверсионного слоя подложки.

На рис. 3 приведены экспериментальные графики, демонстрирующие изменение встроенного заряда в окисле при облучении и вьщержки тестовых стругаур при комнатной температуре в течение 100 ч после облучения под напряжением.

120-

80

40

д(2, нФ/см Образец №1

Е, МВ/см

-4

150 100500

дО?, нФ/см Образец №3

150 100 50 0

2 -4 150

д(Х, нФ/см

Образец №2

Е, МВ/см

100 50-!

Е, МВ/см 0

-2 0 2 4

.2

дО|} нФ/см в Образец №4

в' Я

-а^ЯЙ

Е, МВ/см

-2

0

0 2~4

—и— после облучения

—о— после выдержки при комнатной температуре Рис. 3. Изменение плотности встроенного заряда в окисле при вьщержке тестовых структур при Ткомн после облучения под смещением

Пострадиационная выдержка тестовых структур приводит к уменьшению радиационно-индуцированного заряда. При этом необходимо отметить, что величина изменения радиационно-индуцированного заряда в пленках двуокиси кремния при выдержке структур, облученных под положительным напряжением на затворе, существенно больше аналогичной величины для тестовых структур, облученных под отрицательным смещением.

Таким образом, при облучении в зависимости от полярности смещения, в диоксиде кремния формируется стабильный (неотжигаемый) заряд при отрицательных смещениях и нестабильный (отжигаемый) при положительных смещениях на затворе. По-всей видимости, дефекты, ответственные за появление этих двух видов заряда, имеют различные уровни в запрещенной зоне диоксида кремния относительно уровня валентной зоны кремния. При этом отжигаемый или нестабильный уровень располагается вблизи валентной зоны, что увеличивает вероятность выброса дырки в валентную зону, а стабильный -у сер едины запрещенной кремния.

При исследовании влияния облучения на структурные свойства подзаг творного окисла, на участках тесто вых структур, свободных от затюрной юм-

позиции, были измерены спектры катодолюминесценции до и после облучения дозой 7 Мрад (рис. 4).

><г

со

см

со

О! 2

"Г Ф <0 сс

ю

О

«3

о со см ■о'

ю

00

см

(N1 01 ж

ГЗ" ф

со ю а. ю О

со

СМ

см

а

О! 2

=г ф

го

аз о. ю о

см

О

ф л

X ф

£Г

с; ш о

01

Ф со аз а. ю о

ш-

00

см

о ю о_ 10

г- О О О

О'

1Л

СМ

ю

о"

о о"

О! ф

со

.а. ю о

С'

сч о

Рис.4. Спектры катодолюминесценции окислов тестовых структур до и после облучения: по оси ординат отложен а интенсивность свечения,

отн. едн.

Из рис. 4 видно, что при облучении принципиальные изменения в спектрах като дол ю ми н есцен ци и наблюдаются для пленок двуокиси кремния, которые являются механически напряженными (образцы № 1 и 2) и характеризуются наименьшей величиной радиационного заряда (рис. 2). По-видимому, меньшая величина радиационного заряда при облучении обусловлена сближением и взаимодействием радиационно-индуцируемых дефектов друг с другом и с собственными дефектами двуокиси кремния. В результате такого взаимодействия радиационные и собственные дефекты аннигилируют и трансформируются. Механизм аннигиляции и трансформации можно описать с помощью следующих реакций:

1) 2=8¡О + :81= —» 2=5ьО-8Ь, здесь происходит взаимодействие между собственными дефектами БЮ2 сил ил ено во го центра (2,65эВ) и двух немо становых атомов кислорода(1,9эВ) с образованием тетраэдра 8164.

2) =8г + -» =8*-8р=, взаимодействие радиационных дефектов приюдит к появлению сил ил ено ю го центра, ответственного за зеленую полосу в спектре катодолюминесценции.

Таким образом, внутренние механические напряжения в пленке двуокиси кремния обеспечивают сближение дефектов и взаимодействие друг с другом, тем самым, обуславливая стабильность заряда при облучении.

В конце работы приведены следующие основные выводы диссертационной работы:

1. Обоснованы конструкция, технолошя изготовления тестовых структур и методы их исследования.

2. Определено влияние пленки поликремниевого затвора и технологии ее формировании на встроенный заряд в окисле и заряд, обуславливающий гистерезис ВФХ.

3. Предложен механизм, обуславливающий изменение встроенного заряда в диоксиде кремния при формировании поликремниевой пленки, который связан с перераспределением внутренних механических напряжений в системе кремний-диоксид кремния.

4. Установлено, что накопление радиационно-индуциро ванного заряда связано с величиной внутренних механических напряжений в БЮ2. Показано, что уменьшение внутренних механических напряжений в диоксиде кремния приюдит ку величению заряда при воздействии ионизирующего излучения.

5. Показано, что гамма-излучение стимулирует появление ловушечных центров в диоксиде кремния, которые приводят к появлению характерного гистерезиса ВФХ, обусловленного процессом обмена носителями заряда с кремниевой подложкой.

6. Показано, что полярность электрического смещения на затворе в процессе облучения существенно влияет как на характер накопления радиационного заряда в диоксиде кремния тестовых структур, так и на энергетическое положение дефектов, ответственных за появление радиационного встроенного заряда, относительно валентной зоны кремния.

7. Показано, что температура среды, в которой осуществляется облучение, влияет на величину радиационно-индуцированного заряда при облучении и пострадиационной выдержке при комнатной температуре.

8. Установлено, что электрическое смещение на затворе при облучении влияет на характер изменения радиационно-индуциро ванного заряда в процессе пострадиационной выдержке тестовых структур при комнатной температуре.

9. Показано, что процесс радиационной деградации электрофизических характеристик тестовых структур сопровождается изменением дефектной структуры диоксид а кремния. При этом характер такого структурного изменения связан с внутренними механическими напряжениями в окисле.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Халецкий Р. А.. Радиационная стойкость планарных структур с введенными дефектами // Со временные технологии.- СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2001.-С. 302-307.

2. Соколов В. И., Плотников В. В., Скворцов А. М., Фролюва Е. Г., Х&-лецкий Р. А.. Стационарное окисление кремния // Известия вузов. Электроника.-2002.-С.17-21.

3. Халецкий Р. А,, СЬколов В. И. Исследование деградации параметров планарных транзисторов при гамма-облучении // Юбилейная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава посвященная 100-легаю университета: 29-31 марта 2000 г: тезисы докладов. Часть 2. СПб,2000.- С. 59.

4. Халецкий Р. А., Фролшв В. Н., Коротков К. Г. Исследование кремниевых структур методом газоразрядной визуализации // В сборн.: Тезисы докл. девятой всероссийской межвузовской научн.-технич. конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2002". - Зеленоград, 17-18 апреля2002.~ С. 59.

5. Халецкий Р. А., Фролюв В. Н.. Параметрический ГРВ-анализ систем БьБЮг с различными включениями в окисле в динамическом режиме // Оптические методы исследования дефектов и дефекгообразования элементной базы микроэлектроники и микросенсорной техники. Сборник научных статей/ под ред. д.т.н. ЮЛ. Гатчина и д.т.н. В.Л. Ткалич. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2002.-С. 126-131.

6. Семенов А. М., Скворцов А. М., Халецкий Р. А. Исследование струюур типа 8п/к-8Ю2-81 с окислами, полученными в различных режимах окисления // Нау чно-технический вестник "Информация и управление в технических системах". Выпуск 10.-СПб: СПбГИТМО (ТУ),2003.- С. 157-158.

7. Семенов А. М., Скворцов А. М., Халецкий Р. А. Исследование МОП-структур с окислами, полученными в различных режимах окисления //Научно-

технический вестник "Информация и управление в технических системах". Выпуск 10.- СПб: СПбГИТМО (ТУ),2003.- С. 159-160.

8. Новиков С. Н., Семенов А. Е.. Скворцов А. М, Халецкий Р. А., Фрол-кова Е. Г. Исследование стругаурных дефектов межслойной изоляции в IC-МОП И С // Научно-технический вестник "Информация и управление в технических системах". Выпуск 10.- СПб: СПбГИТМО (ТУ),2003.- С. 145-347.

9. Новиков С. Н., Семенов А. Е., Скворцов А. М., Халецкий Р. А., Фрол-кова Е. Г.. Исследование пробивных напряжений межслойной изоляции в IC-МОП ИС // Н ау чно-технимеский вестник "Информация и управление в технических системах". Выпуск 10.- СПб: СПбГИТМО (ТУ),2003.- С. 148-150.

10. Скворцов A.M., Халецкий P.A. Литография в микроэлекфонике. Учебное пособие,- СПб: СПбГИТМО (ТУ),2003.- 78 с.

11. Соколов В. И., Скворцов А. М., Халецкий Р. А., Фролшва Е. Г.. Способ формирования решетки нанокластеров кремния на структурированной подложке. Патент№2214359RU С1 .Опубл.20.102003.Бюлл.№29.

12. Скворцов А. М., Соколов В. И., Халецкий Р. А., Шамарин П. А. Особенности радиационной деградации системы кремний-окисел, полученной в различных технологических условиях с участием хлора// Микроэлектроника и информатика - 2004. 11-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы до кладов.- М., 2004.- С. 26.

13. Скворцов A. ML, Соколов В. М.,Заморянская М. В., Халецкий Р. А. Исследование деградации спектров катодолюминесценции в результате гамма облучения структур Si/Si02 с окислами, полученными в различных технологических условиях // Материалы второй Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и межфазных границах» («Фагран-2004»). - Воронеж, 2004.- том 2. - С. 490.

14. Халецкий Р. А. Особенности радиационной деградации МОП-стругаур при различных температурах гамма-облучения // Микроэлектроника и информатика- 2005. 12-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов.- М.,2005.- С. 48.

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре «Университетские телекоммуникации ». Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14. Тел. (812)23346-69 Объем 1 п. л. Тираж 100 экз.

Введение

Глава 1. Влияние ионизирующего излучения на МОПструктуру1 СУ

1.1.Общие представления о влиянии ионизирующего излучения на МОП-структуру

1.2.Влияние технологии формирования МОПструктур на характер радиационной деградации

1. 3 . Влияние гамма-облучения на диэлектрические параметры термического диоксида кремния

1.4.Исследование радиационной стабильности МДП-структур с модифицированными окислами кремния и другими видами диэлектрика24/

1. 5 . Отжиг радиационно-индуцированного заряда

Глава 2. Сущность эксперимента и методы исследования

2.1. Экспериментальные МОП-структуры

2.2.Установка для измерения вольт-фарадных характеристик и.метод измерения

2 . 3 . Сущность метода катодолюминесценции

2 .4 . Люминесцентные свойства системы Si-Si

Глава 3. Исследование электрофизических характеристик тестовых структур

3.1.Изменение заряда в окисле тестовых структур при формировании затвора из поликристаллического кремния

3.2.Релаксация механических напряжений при формировании подзатворного диоксида кремния

3.3.Исследование гистерезиса вольт-фарадных характеристик тестовых структур

Глава 4. Исследование влияния гамма-излучения на тестовые структуры Si-Si02-Si*-Al

4.1.Заряд в окисле тестовых структур при облученииб

4.2.Гистерезис ВФХ тестовых структур при облучении

4 . 3.Изменение радиационного заряда тестовых структур после облучения

4.4.Радиационная и пострадиационная деградация электрофизических параметров при низкотемпературном облучении

4.5.Особенности радиационной деградации электрофизических свойств тестовых структур при облучении под смещением на затворе

4.6.Изменение дефектной структуры окисла при воздействии ионизирующего излучения

Актуальность работы. Интегральные полупроводниковые микросхемы (ИМС), созданные на основе МДП- или КМДП-технологии, находят широкое применение в качестве элементной базы современной вычислительной техники различного назначения, в том числе работающей в полях радиационного воздействия, например, бортовая техника космических летательных аппаратов. В этом случае устойчивость электрических параметров к воздействию ионизирующего излучения является одним из основных требований, предъявляемых к элементам МДП ИМС.

Основной структурной единицей элементов МДП ИМС является система затвор (металл или полупроводник) - подза-творный диэлектрик (Si3N4, Si02) - полупроводник (кремний) . Известно, что самой уязвимой областью в такой слоистой структуре при воздействии ионизирующего излучения является подзатворный диэлектрик МДП-транзисторов, в качестве которого наиболее часто используется Si02. Радиационная стойкость электрофизических параметров подзатвор-ного окисла, межфазных границ кремний-окисел и окисел-затвор в значительной мере и определяет надежность МОП ИМС при их эксплуатации в условиях воздействия ионизирующего излучения.

Существует большое количество экспериментальных и теоретических работ, связанных с исследованиями по влиянию ионизирующего излучения на МОП-структуры. Основное внимание в этих работах уделяется влиянию технологии формирования МОП-структуры на чувствительность ее электрофизических параметров к воздействию ионизирующего излучения.

Считается, что окисел, полученный термическим окислением в среде влажного кислорода, обладает худшей радиационной стойкостью по сравнению с окислом, полученным в среде су*-хого кислорода. Дополнительные операции термической обработки в различных средах позволяют в некоторых случаях улучшать радиационную стабильность МОП-структур.

Однако, разработанные технологические процессы, использующиеся при изготовлении МОП ИМС, предназначенных для функционирования в условиях радиационного воздействия, основаны, как правило, на уникальных результатах экспериментальных исследований структур, полученных на конкретном предприятии и для конкретной технологии. Пог этому технологические особенности каждого производства, постоянное совершенствование технологии изготовления, применение новых основных и вспомогательных материалов при изготовлении МОП ИМС являются причинами отсутствия однозначной и общепринятой теории, объясняющей результаты исследований влияния радиации на МОП-структуры и способной спрогнозировать поведение будущего МОП-прибора при облучении в зависимости от технологии его изготовления. Так, например, недостаточно изучены свойства окислов, пог лученных с использованием широко распространенного хлорного окисления. Тем более плохо изучено влияние хлора на поведение МОП-структур при облучении. Использование поликристаллического кремния в качестве материала затвора МОП-транзисторов приводит к значительным изменениям электрофизических свойств МОП-структур и чувствительности к воздействию ионизирующего излучения. Механизм этих изменений остается плохо изученным.

При эксплуатации МОП ИС после облучения, в структуре продолжают протекать процессы изменения электрофизических свойств, которые приводят к пострадиационному дрейфу электрических параметров ИМС. Механизм этого пострадиационного изменения и его связь с технологией формирование МОП-структуры также остаются плохо изученными.

Таким образом, основной целью работы явилось исследование характера изменения электрофизических и структурных свойств системы Si-Si02 МОП-транзистора с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения и в процессе пострадиационный обработки. При этом были поставлены следующие задачи:

- исследование влияния режимов формирования структуры кремний-окисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором на ее электрофизические характеристики;

- исследование влияния режимов процесса термического окисления на характер радиационной деградации структур кремний-окисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором;

- исследование влияния величины и полярности напряжения смещения на затворе во время облучения на характер радиационной деградации структур Si-Si02-Si*;

- исследование влияния температуры среды, в которой осуществляется облучение, на характер деградации электрофизических свойств структуры Si-Si02-Si*;

- исследование характера изменения структуры подза-творного окисла МОП-транзистора при воздействии ионизирующего излучения;

- исследование пострадиационных процессов изменения радиационно-индуцированного заряда в структурах Si-Si02-Si .

Методы исследований. При исследовании электрофизических свойств экспериментальных структур и характера их радиационной деградации использовался метод высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ). По изменению видд экспериментальных ВФХ рассчитывались: изменение встроенного заряда в окисле, изменение плотности поверхностных состояний и заряд, обуславливающий гистерезис ВФХ. Исследование структурных дефектов подзатворного диэлектрика производилось методом локальной катодолюминесценции.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- исследован характер изменения электрофизических свойств подзатворного окисла, вызванного использование^ поликристаллического кремния в качестве материала затвора;

- определено влияние пленки поликристаллического кремния на характер изменения заряда в подзатворном окисле МОП-транзистора при воздействии гамма-излучения в зависимости от режимов формирования подзатворного окисла;

- обнаружены и исследованы два вида гистерезиса ВФХ, предложены механизмы их возникновения;

- выявлен характер деградации структур Si-Si02 с поликремниевым затвором при электрическом смещении при облучении в зависимости от режимов термического окисления; выявлены особенности изменения электрофизических свойств подзатворного диэлектрика МОП-структур в процессе пострадиационной выдержки при комнатной температуре и дополнительном термическом отжиге;

- исследовано влияние гамма-излучения на структурные дефекты окисла; предложен механизм трансформации структурных дефектов в процессе радиационной деградации. На защиту выносятся следующие основные результаты:

- механизм изменения заряда в пленках термической двуокиси кремния на кремнии при формировании поликристаллического затвора;

- механизм изменения заряда в подзатворном окисле МОП-структур с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения;

- свойства и механизм образования заряда, обуславливающего появление гистерезиса ВФХ при воздействии гамма-излучения;

- свойства подзатворного окисла МОП-структур с поликремниевым затвором при облучении под напряжением смещения;

- механизм трансформации структурных дефектов подзатворного диоксида кремния МОП-транзистора при воздействии ионизирующего излучения.

Содержание диссертации

Диссертация состоит их четырех глав. В первой главе приводится обзор литературы, посвященной воздействию ионизирующего излучения на электрофизические свойства МОП-структур. Рассмотрены процессы, происходящие в окисле и на границе раздела кремний-окисел и приводящие к деградации зарядовых характеристик МОП-структур. Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием различных технологических режимов формирования МОП-структуры на характер ее радиационной деградации. Приводятся нерешенные проблемы в области воздействия ионизирующего излучения на МОП-структуры, обосновывается и формулируется цель настоящей работы.

Во второй главе рассмотрены методы исследования эка-периментальных структур: метод высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ) и метод локальной катодолю-минесценции. Приведен краткий обзор литературы, связанный с известными положениями метода катодолюминесценции при анализе спектров для описания состояния дефектной структуры диоксида кремния.

В третьей главе приведены результаты исследований влияния поликристаллического затвора, а также технологических режимов его формирования на зарядовые свойства системы кремний-окисел. Также в этой главе приведен анализ полученных экспериментальных результатов и сформулированы основные выводы.

Четвертая глава посвящена исследованиям влияния гамма-излучения на электрофизические и структурные свойства системы кремний-окисел с поликремниевым затвором. В конце главы сделаны выводы по результатам этих исследований.

В заключении диссертационной работы приведены общие выводы. /

Основные выводы

1.Обоснованы конструкция, технология изготовления тестовых структур и методы их исследования.

2.Определено влияние пленки поликремниевого затвора и технологии ее формировании на встроенный заряд в окисле yi заряд, обуславливающий гистерезис ВФХ.

3.Предложен механизм, обуславливающий изменение встроенного заряда в диоксиде кремния при формировании поликремниевой пленки, который связан с перераспределением внутренних механических напряжений в системе кремний-диоксид кремния.

4.Установлено, что накопление радиационно-индуцированного заряда связано с величиной внутренних механических напряжений в Si02. Показано, что уменьшение внутренних механических напряжений в диоксиде кремния приводит к увеличению заряда при воздействии ионизирующего излучения.

5.Показано, что гамма-излучение стимулирует появление ловушечных центров в диоксиде кремния, которые приводят к появлению характерного гистерезиса ВФХ, обусловленного процессом обмена носителями заряда с кремниевой подложкой .

6.Показано, что полярность электрического смещения на затворе в процессе облучения существенно влияет как на характер накопления радиационного заряда в диоксиде кремния тестовых структур, так и на энергетическое положение дефектов, ответственных за появление радиационного встроенного заряда, относительно валентной зоны кремния.

7.Показано, что температура среды, в которой осуществляется облучение, влияет на величину радиационно-индуцированного заряда при облучении и пострадиационной выдержке при комнатной температуре.

8.Установлено, что электрическое смещение на затворе при облучении влияет на характер изменения радиационно-индуцированного заряда в процессе пострадиационной выдержке тестовых структур при комнатной температуре.

9. Показано, что процесс радиационной деградации элек/-трофизических характеристик тестовых структур сопровождается изменением дефектной структуры диоксида кремния. При этом характер такого структурного изменения связан с внутренними механическими напряжениями в окисле.

Ниже приведен список публикаций по теме работы:

1. Халецкий Р. А. Радиационная стойкость планарных структур с введенными дефектами // В сборн.: Современные технологии. СПб: СП6ГИТМ0 (ТУ), 2001. - С. 302-307.

2. Соколов В. И., Плотников В. В., Скворцов А. М./, Фролкова Е. Г., Халецкий Р. А. Стационарное окисление кремния// Известия вузов. Электроника, 2002. - С. 17-21.

3. Халецкий Р. А., Соколов В. И. Исследование деградации параметров планарных транзисторов при гамма-облучении // «Юбилейная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава посвященная 100-летию университета: 29-31 марта 2000 г», Тезисы докладов. Часть 2 СПб 2000. - С. 23.

4. Халецкий Р. А., Фролков В. Н., Коротков К. Г. Исследование кремниевых структур методом газоразрядной визуализации // В сборн.: Тезисы докл. девятой всероссийской межвузовской научн.-технич. конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2002". Зеленоград, 17-18 апреля 2002. - С 59.

5. Халецкий Р. А., Фролков В. Н. . Параметрический ГРВ-анализ систем Si-Si02 с различными включениями р окисле в динамическом режиме // Оптические методы исследования дефектов и дефектообразования элементной базы микроэлектроники и микросенсорной техники. Сборник научных статей./ под ред. д. т.н. Ю.А. Гатчина и д. т.н. B.JI. Ткалич. СПб: СП6ГИТМ0 (ТУ), 2002. - С. 126-131.

6. Семенов А. М., Скворцов А. М., Халецкий Р. А. Исследование структур типа Sin/K-Si02-Si с окислами, полученными в различных режимах окисления // Научнотехнический вестник "Информация и управление в техниче ских системах". Выпуск 10. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. - С. 157-158.

7. Семенов А. М., Скворцов А. М., Халецкий Р. А. Исследование МОП-структур с окислами, полученными в различных режимах окисления // Научно-технический вестник "Информация и управление в технических системах". Выпуск 10. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. - С. 159-160.

8. Новиков С. Н., Семенов А. Е., Скворцов А. М., Халецкий Р. А., Фролкова Е. Г. Исследование структурных дефектов межслойной изоляции в К-МОП ИС // Научно-технический вестник "Информация и управление в технических системах". Выпуск 10. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. - С. 145-147.

9. Новиков С. Н., Семенов А. Е., Скворцов А. М., Халецкий Р. А., Фролкова Е. Г. Исследование пробивных напряжений межслойной изоляции в КМОП ИС // Научно-технический вестник "Информация и управление в технических системах". Выпуск 10. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. - С. 148-150. /

10. Скворцов A.M., Халецкий Р.А. Литография в микроэлектронике. Учебное пособие. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. -78 с.

11. Соколов В. И., Скворцов А. М., Халецкий Р. А., Фролкова Е. Г. Способ формирования решетки нанокластероё кремния на структурированной подложке. Патент № 2214359 RU С1. Опубл. 20.10.2003. Бюлл. № 29.

12. Скворцов А. М., Соколов В. И., Халецкий Р. А., Шамарин П. А. Особенности радиационной деградации системы кремний-окисел, полученной в различных технологических условиях с участием хлора // Микроэлектроника и информатика - 2004. 11-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, 2004. - С. 26. /

13. Скворцов А. М., Соколов В. И., Заморянская М. В., Халецкий Р. А. Исследование деградации спектров катодолю-минесценции в результате гамма облучения структур Si/Si02 с окислами, полученными в различных технологических условиях // Материалы второй Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и межфазных границах» («Фагран-2004»), Воронеж, 2004. том 2. - С. 490.

14. Халецкий Р. А. Особенности радиационной деградации МОП-структур при различных температурах гамма-облучения // Микроэлектроника и информатика - 2005. 12-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М. : МИЭТ, 2005. - С. 48.

1. Согоян А. В., Чумаков А. И., Никифоров А. Ю. Подход к прогнозированию радиационной деградации параметров КМОП ИС с учетом сроков и условий эксплуатации// Микроэлектроника.- 1999. - Т.28.- №4.- С. 263-275.

2. Гуртов В. А. Влияние ионизирующего излучения на свойства МДП-приборов// Обзоры по электронной технике. Серия 2.- Выпуск. 14.- 1978.- 34 с.

3. Шапошников А.В., Гриценко В.А., Жидомиров Г.М., Роджер М. Захват дырок на двухкоординированный атом кремния в Si02// Физ. тверд, тела.- 2002.- Т. 44.- В. 6.- С. 985987 .

4. Autran J., Balland В., Babot D. Three-level charge pumping study of radiation-induced defects at Si-Si02 interface in submicrometer MOS transistors// J.Non-cryst.Sol.- 1995,- v.187.- P. 211-215.

5. Батавин В. В., Концевой Ю. А., Федорович Ю. В. Измерения параметров полупроводниковых материалов и структур.- М: Радио и связь, 1985.- 240 с.

6. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х кн. Кн. 1,- М.: Мир, 1984.- 455 с.

7. Гуртов В.А. Радиационные процессы в структурах металл-диэлектрик-полупроводник: Учебное пособие. Петрозаводск, 1988.- 96 с.

8. Ringel Н., Knoll М., Braunig D., Fahrner W.R. Charges in metal-oxide-semiconductor samples of various technologies induced by 60Co-y and x-ray quanta// J. Appl. Phys.- 1985.- V. 57.- № 2.- P. 393-399.

9. E. H. Poindexter, G. J. Gerardi, M.-E. Rueckel, P. J. Caplan. Electronic traps and Pb centers at the Si/Si02 interface: Band-gap energy distribution// Journal of Applied Physics.- 1984.- V. 56.- P. 2844-2849.

10. Lenahan P. M., Dressendorfer P. V. Radiation-induced paramagnetic defects in MOS structures//IEEE Transactions on Nuclear Science.- vol. NS-29.- Dec. 1982.- P. 1459-1461.

11. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов/ Под. ред. П. Антонетти, Д. Антониадиса, Р. Даттона, У. Оулдхема: Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1988.- 496 с.

12. Романов О.В., Урицкий В.Я., Яфясов A.M. Влияние факторов формирования структуры Si-Si02 на ее электрофизические свойства// Поверхность. Физика, химия, механика.- № 6.- 1983.- С. 70-76.

13. Александров О.В., Н.Н. Афонин. Влияние окислительных сред на диффузионно-сегрегационное перераспределение бора в системе термический диоксид кремния-кремний//ЖТФ.- 2003.- т. 73.- вып.5.- С. 57-63.

14. Барабан А. П., Булавинов В. В., Коноров П. П. Электроника слоев Si02 на кремнии.- JI. : Издательство Ленинградского университета, 1988.- 304 с.

15. Зайнабидинов С. 3., Власов С. И., Заугольникова Е. Г. и др. Влияние у-облучения на свойства МДП-структур// Физ.и тех. полупр.- в.4.- 1984.- С. 727-729.

16. McGinn, J. N. Effects of gamma ray irradiation on HC1 oxides// Thesis Rome Air Development Center, Griffiss AFB, NY., 1976.

17. K.B. Санин, A.M. Скворцов. Технология БИС микропроцессоров и микроэвм. Учебное пособие. Л.: ЛИТМО, 1988.102 с.

18. Усачева А.И., Минаков С.А. Влияние "хлорного" окисления на зарядовую стабильность МОП-структур// Вторая всесоюзная конф. "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов": Тезисы докладов, часть 2.- Кишинев.- 198 6.- С. 44.

19. Скворцов A.M., Фролкова Е.Г. Дефектообразование и надежность больших интегральных схем. Учебное пособие. СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2003.- 139 с.

20. Гриценко В.А. Строение и электронная структура аморфных диэлектриков в кремниевых МДП структурах.- Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма, 1993.- 280 с.

21. Литовченко В. Г., Горбань А. П. Основы физики микроэлектронных систем металл-диэлектрик-полупроводник.-Киев: "Наук, думка", 197 8.- 316 с.

22. Kaschieva S. В., Smirnov N. D. Effect of gamma-radiation on spectra of surface of Si-Si02 interface//

23. Bolgarskaia Akademiia Nauk, Doklady.- vol. 2 9.- no. 3.- 1976.- P. 323-326.

24. Grunthaner F. J., Lewis B. F., Zamini N., Maserjian J., Madhukar A. XPS studies of structure-induced radiation effects at the Si/Si02 interface// IEEE Transactions on Nuclear Science.- vol. 27.- 1980.- P. 16401646.

25. Garibov A.A., Velibekova G.Z., Agaev T.N. Effect of degree of order of silicon dioxide on localization processes of non-equilibrium charge carriers under the influence of gamma-radiation// Radiation Physics and Chemistry.- 1999.- v.54.- P.131-134.

26. Литвиненко С.А., Цыганов И.Н. Исследование влияния фазовых переходов в окисле на зарядовые и механические свойства системы кремний-окисел// Поверхность. Физика, химия, механика.- № 5.- 1982.- С. 73-75.

27. Sokolov V.I., Fedorovich N.A. Mechanical stresses on the Si-Si02 interface// Phys.Stat.Sol. (a).- 1987.- v. 99.- P. 151-158.

28. Dragan M., Draghici I., Sachelarie D., Sachelarie M. Technology of the radiation hardened MOS devices// Technology of the radiation hardened MOS.- 1981.- v. 33.- № 3.- P. 285-296.

29. Е.Д. Васильева, M.H. Колотов, M.B. Нахимович, В.И. Соколов. Зарядовые состояния переходной области Si-Si02 при радиационной и термополевой обработке// Микроэлектроника.- 2000.- Т. 29.- N'1.- С. 27-31.

30. Касимова Ф.Ф., Джавадов Н.Г., Исмайлов Н.М. Влияние механических напряжений на свойства границы раздела Si-Si02// Труды 6-й международной НТК "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники", Таганрог.- 1999.- С. 126.

31. McLean F. В. A framework for understanding radiation-induced interface states in Si02 MOS structures// IEEE Transactions on Nuclear Science.- vol. 27.- Dec. 1980.- P. 1651-1657.

32. Stahlbush R. E., Mrstik B. J., Lawrence R. K. Post-irradiation behavior of the interface state density and the trapped positive charge// IEEE Transactions on Nuclear Science.- vol. 37.- pt. 1.- 1990.- P. 16411649.

33. Saks N. S., Griscom D. L., Klein R. B. Formation of interface traps in MOSFETs during annealing following low temperature irradiation// IEEE Transactions on Nuclear Science.- vol. 35.- 1988.- pt. 1.- P. 1234-1240.

34. Mrstik B. J., Rendell R. W. Si-Si02 interface state generation during X-ray irradiation and during post-irradiation exposure to a hydrogen ambient// IEEE Transactions on Nuclear Science.- vol. 38.- pt. I.Dec. 1991.- p. 1101-1110.

35. Шварц К. К., Экманис Ю. А. Диэлектрические материалы: радиационные процессы и радиационная стойкость. Рига: Зинатне, 1989.- 220 с.

36. Мельникова Г.А., Попов В.Д. Пути повышения стабильности и надежности микроэлементов и микросхем// Тезисы докладов всесоюзного науч.-техн. семинара.- Рязань.-1984.- С. 192-193.

37. Попов В.Д. Влияние ионизирующего излучения на пробой подзатворного диэлектрика в МОП-приборах// Вторая всесоюзная конф. "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов": Тезисы докладов, часть 1. Кишинев.- 1986.- С. 113.

38. Т. Brozek, P. I. Didenko, V. Y. Kiblik, О. I. Locush. Radiation properties of silicon-oxide-semiconductor structures with zinc-doped oxides. Jap. J. Appl.Phys.-Pt 1.- 1994.- v. 33.- № 10.- P. 159-166.

39. Emms C. G., Holmes-Siedle A. G., Groombridge I., Bos-nell J. R. Gamma and vacuum ultraviolet irradiations of ion implanted Si02 for MOS dielectrics// IEEE Transactions on Nuclear Science.- vol. NS-21.- Dec. 1974.- P. 159-166.

40. Барабан А.П., Малявка JI.В. Влияние ультрафиолетового облучения на зарядовое состояние ионно-имплантированных структур кремний-двуокись кремния// Письма в ЖТФ.- 2000.- Т.26.- Вып.- 4.- С. 53-57.

41. Барабан А.П., Милоглядова J1.B. Дефекты и дефектообра-зование в окисном слое ионно-имплантированных структур кремний-двуокись кремния// ЖТФ.- 2002.- Т. 72.- вып. 5.- С. 56-60.

42. Аскинази А.Ю., Барабан А.П., Милоглядова JI.B. Диагностика окисного слоя структур Si-Si02 с использованием света из области ближнего ультрафиолета//Письма в ЖТФ.- 2003.- Т. 29.- вып. 17.- С. 49-54.

43. Kaschieva A., Dmitriev S.N., Angelov Ch. Electron and gamma-irradiation of ion implanted MOS structures with different oxide thickness// Nucl. Instr. and Meth. B.2003.- vol. 206.- P. 452-456.

44. Ma T.P., Chin M.R. Rf annealing mechanisms in metal-oxide-semiconductor structures—an experimental simulation // J. appl. Phys.- 1988.- v.51.- P. 5458-5470.

45. Kaschieva S., Alexandrova S. Effect of low dose y-radiation on the annealing temperature of radiation defects in ion implanted MOS structures// Materials Science and Engineering В.- 2002.- v.95.- P. 295-298.

46. Парчинский П.Б., Власов С.И., Насиров А.А. Влияние у-облучения на характеристики границы раздела кремний-свинцово-боросиликатное стекло//Физ. и тех. полупров.2004.- Т. 38.- Вып.- 11.- С. 1345-1348.

47. Пичугин И.Г., Таиров Ю.М. Технология полупроводниковых приборов.- М.: Высш. шк., 1984.- 288 с.

48. Федоренко Я.Г., Отавина JI.A., Леденева Е.В., Свердлова A.M. Влияние радиационного воздействия на характеристики МДП-структур с окислами редкоземельных элементов// Физ. и тех. полупров.- 1997.- т. 31.- №. 7.- С. 885-888.

49. Барчук и др. Исследование воздействия ионизирующего излучения на электрофизические свойства внутренних многослойных диэлектриков КНИ-структур, полученных методом лазерной зонной перекристаллизации// Микроэлектроника.- 1996.- Т. 25.- № 5. С. 34-38.

50. Дырков В.А. Воздействие быстрых электронов на объемный заряд в диэлектриках// Изв. вузов СССР, Физика.-1985.- № 11.- С. 125-130.

51. Горлов М.И., Королев С.Ю. Физические основы надежности интегральных микросхем// Воронеж: Изд-во Воронежского государственного университета.- 1995.- 200 с.

52. Schwank J.R., Dawes W.R. Irradiated silicon gate MOS device bias annealing// IEEE Transactions on Nuclear Science.- 1983.- vol. 30.- P. 4100-4104.

53. Schwank J.R., Winokur P.S., McWroter P.J., Dressendor-fer et al. Physical mechanism contributing to device "rebound"// IEEE Transactions on Nuclear Science.-1984.- vol. 31.- P. 1434-1438.

54. Oldham T.R., Lelis A.J., McLean F.B. Spatial dependence of trapped holes determined from tunneling analysis and measured annealing// IEEE Transactions on Nuclear Science.- 1986.- vol. 33.- P. 1203-1209.

55. Lelis A.J., Oldham T.R., Boesch H.E., McLean F.B. The nature of trapped hole annealing process// IEEE Transactions on Nuclear Science.- 1989.- vol. 36.- P. 18081815.

56. McWhorter P.J., Miller S.L., Miller W.M. Modeling the anneal of radiation-induced trapped holes in a varying thermal environment// IEEE Transactions on Nuclear Science.- 1990.- vol. 37.- P. 1682-1689.

57. Preffer R.L. Molecular diffusion in a-Si02: its role in annealing radiation-induced defect centres// Structure and Bonding in Non-Crystalline Solids. New York: Plenum Press.- 1986,- P. 169-176.

58. Shanfield Z., Moriwaki M.M. Characteristics of hole traps in dry and pyrogenic gate oxides// IEEE Transactions on Nuclear Science.- 1984.- vol. 31.- P. 12421247.

59. Miller S.L., Fleetwood D.M., McWhorter P.J. Determining the energy distribution of traps in insulating thin films using the thermally stimulated current technique// Phys. Rev. Lett.- 1992.- v. 69.- P. 820823.

60. Заморянская М.В., Заморянский А.Н., Вайшенкер И. А. Оптический спектрометр к электронно-зондовому микроанализатору// ПТЭ.- 1987.- № 4.- С. 161-163.

61. Z. Gaburro, G. Pucker, P. Bellutti and L. Pavesi. Electroluminescence in MOS structures with Si/Si02 nanometric multilayers// Solid State Communications.-v. 114.- 2000.- P. 33-37.

62. G. F. Bai, Y Q. Wang, Z. C. Ma, W. H. Zong and G. G. Qin. Electroluminescence from Au/native silicon oxide layer/pC-Si and Au/native silicon oxide layer/nC-Sistructures under reverse biases// J. Phys.: Condens. Matter.- v. 10.- 1998.- P. 717-721.

63. C.-F. Lin, C. W. Liu, M.-J. Chen, M. H. Lee and I. C. Lin. Infrared electroluminescence from metal-oxide-semiconductor structures on silicon// J. Phys.: Condens. Matter.- v. 12.- 2000.- P. 205-210.

64. N. Porjo, T. Kuusela and L. Heikkila. Characterization of photonic dots in Si/Si02 thin-film structures// J. Appl. Phys.- v. 89.- 2001.- P. 4902-4906.

65. S.Chelan, R.G.Elliman, K.Gaff and A.Durandet. Luminescence from Si nanocrystals in silica deposited by heliconactivated reactive evaporation// Appl. Phys. Lett.- v. 78.- 2001.- P. 1670-1672.

66. Силинь A. P., Трухин A. H. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном Si02.- Рига: Зинатне, 1985.- 244 с.

67. L. N. Skuja, A. R. Silin. A model for the non-bridging oxygen center in fused silica. The dynamic Jahn-Teller effect// Phys. Status Solidi. A.- v. 70.1982.- P. 43-49.

68. L. N. Skuja, A. N. Streletsky, A. B. Pakovich. A new intrinsic defect in amorphous Si02: Twofold-coordinated silicon// Sol. State. Comm.- v. 50.1984.- P. 1069-1072.

69. M. V. Zamoryanskaya and V. I. Sokolov. Structural study of thermal-oxyde films on silicon by cathodolu-minescence// Phys. Solid State.- v. 47.- № 11.- 1998.-P. 1797-1801.

70. М. V. Zamoryanskaya, V. I. Sokolov, A. A. Sitnikova and C. G. Konnikov. Cathodoluminescence study of defect distribution at different depths in films Si02/Si// Sol. State Phen.- v. 63-64.- 1998.- P. 237242.

71. Богомолов В. H., Гуревич С. А., Заморянская М. В., Ситникова А. А., Смирнова И. П., Соколов В. И. Образование нанокластеров кремния при модификации силикатной матрицы электронным пучком// ФТТ.- Т. 43,- в. 2.2001.- С. 357-359.

72. С. Diaz-Guerra, J. Piqueras, D. A. Kurdyukov, V. I. Sokolov and M. V. Zamoryanskaya. Defect and nanocrys-tal cathodoluminescence of synthetic opals infilled with Si and Pt// J. Appl. Phys.- v. 89.- 2001.- P. 2720-2726.

73. H. -J. Fitting, T. Ziems, A. von Czarnowski, B. Schidt. Luminescence center transformation in wet and dry Si02// Radiation Measurement.- v. 38.- 2004.- P. 649-653.

74. M. Schmidt, J. Heitmann, R. Scholz and M. Zacharias. Bright luminescence from erbium doped nc-Si/Si02 su-perlattices// J. Non-Crystalline Solids.- v. 299-302.2002.- P. 678-682.

75. M. Zacharias, S. Richter, P. Fischer, M. Schmidt and E. Wendler. Room temperature luminescence of Er doped nc-Si/Si02 superlattices// J. Non-Crystalline Solids.-v. 266-269.- 2000.- P. 608-613.

76. Качурин Г.А., Реболе JI., Скорупа В., Янков Р.А., Тыс-ченко И.Е., Фреб X., Беме Т., Лео К. Коротковолноваяфотолюминесценция слоев Si02, имплантированных большими дозами ионов Si+, Ge+ и Аг+// ФТП.- Т. 32.- в. 4.1998.- С. 439-444.

77. Барабан А.П., Малявка JI.B. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных структурах кремний-двуокись кремния// ПЖТФ.- 1997.- Т. 23.- в. 20.- С. 26-31.

78. Барабан А.П., Милоглядова J1.B. Дефекты и дефектообра-зование в окисном слое ионно-имплантированных структур кремний-двуокись кремния// ЖТФ.- 2002.- Т. 72.- в. 5.-С. 56-60.

79. Барабан А.П., Коноров П.П., Малявка Л. В., Трошихин А.Г. Электролюминесценция ионно-имплантированных структур кремний-двуокись кремния// ЖТФ.- 2000.- Т. 70.- в. 8.- С. 87-90.

80. Качурин Г.А., Реболе JI.f Тысченко И.Е., Володин В.А. , Фельсков М., Скорупа В., Фреб X. Формирование центров фотолюминесценции при отжиге слоев Si02, имплантированных ионами Ge// ФТП.- 2000.- Т. 34.- в.1.- С. 23-27

81. Methods in Physics Research В.- v. 127/128.- 1997.-P.583-586.

82. Т. Shimizu-Iwayama and N. Kurumado. Optical properties of silicon nanoclusters fabricated by ion implantation// J. Appl. Phys.- v. 83.- № 11.- 1998.- P. 6018-6022.

83. С. Wu. С. H. Crouch, L. Zhao and E. Mazur. Visible luminescence from silicon surfaces microstructured in air// Appl. Phys. Lett.- v. 81.- № 11.- 2002.- P. 1999-2001.

84. Образцов A.H., Тимошенко В.Ю., Окуши X., Ватанабе X. Сравнительное исследование оптических свойств пористого кремния и оксидов SiO и Si02// ФТП.- Т. 33.- в. 3.1999.- С. 322-326.

85. Т. Torchinska, J. Aguilar-Hernandez, М. Morales-Rodriguez, et all. Comparative investigation of photi-luminiscence of silicon wire structures and silicon oxide films// Journal of Physics and Chemistry of Solids.- v. 63.- 2002.- P. 561-568.

86. Т. V. Torchynska, В. M. Bulakh, G. P. Polupan et all. Comparative investigation of surface structure, photoluminescence and its excitation in silicon wires// Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena.- v. 114-116.- 2001.- P. 235-241.

87. E. Degoli and S. Ossicini. The electronic and optical properties of Si/Si02 superlattices: role of confined and defect states// Surface Science.- v. 470.- 2000.-P.32-42.

88. Журавлев К.С., Кобицкий А.Ю. Рекомбинация автолокали-зованных зкситонов в нанокристаллах кремния, сформированных в оксиде кремния// ФТП.- Т. 34.- в. 10.- 2000.-С. 1154-1157.

89. J. S. de Sousa, Н. Wang, G. A. Farias, V. N. Freire and E. F. da Silva Jr. Strong exciton energy blue-shift in annealed Si/Si02 quantum wells// Applied Surface Science.- v. 166.- 2000.- P. 469-474.

90. D. Kovalev, H. Heckler, G. Polisski, J. Diener and F. Koch. Optical properties of silicon nanocrystals// Optical Materials.- v. 17.- 2001.- P. 35-40.

91. Саченко А.В., Каганович Э.Б., Манойлов Э.Г., Свечников С.В. Кинетика экситонной фотолюминесценции в низкоразмерных структурах кремния// ФТП.- Т. 35.- в. 12.2001.- С. 1445-1451.

92. Каганович Э.Б., Манойлов Э.Г., Базылюк И.Р., Свечников С. В. Спектры фотолюминесценции нанокристаллов кремния// ФТП.- Т. 37.- в. 3.- 2003.- С. 353-357.

93. Ш.Дракин К.А., Манжа Н.М., Патюков С.М., Чистяков Ю.Д. Стабилизация сопротивления пленок поликристаллического кремния при физикотермических воздействиях// Электронная промышленность. 1988.- вып. 7. - С. 35-38.

94. Глебов А.С., Зайцев Н.А., Манжа Н.М. Снижение величины эффективного заряда в МДП-структурах// Электронная промышленность.- 1994.- № 1.- С. 71-72.

95. Зайцев Н.А., Шурчков И.О. Структурно-примесные и электрофизические свойства системы Si02-Si.- М.: Радио и связь.- 1993.- 192 с.

96. Irene Е. A., Tierney Е. Viscous flow model to explain the appearance of high density thermal Si02 at low oxidation temperature// J. Electrochem. Soc.- 1982.-vol. 129.- № 11.- P. 2594-2599.

97. Литвиненко С.А., Соколов В.И., Федорович Н.А. Влияние температуры окисления на механизм напряжения в пленках двуокиси кремния на кремнии// ФТТ.- 1985.- Т. 27.- № 11.- С. 3504-3506.

98. Румак Н.В. Система кремний-двуокись кремния в МОП-структурах.- Минск: Наука и техника.- 1986.- 240 с.

99. Верховский Е.И., Епифанов Г.И. Внутренние напряжения в пленках моно- и двуокиси кремния// Обзоры по электронной технике. Сер. 2. Полупроводниковые приборы.-1982.- Вып. 9.- 23 с.

100. V.I. Sokolov, N.A. Fedorovich. Mechanical stresses on the Si-Si02 interface// Phys.stat.sol. (a).- v. 99.1987.- P.151-158.

101. Денисенко А.И., Литвиненко С.А., Соколов В.И. Анализ элементарных процессов, протекающих при формированииструктуры диэлектрик-полупроводник// Препринт ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН, № 1469, 1990.- 35 с.

102. Schaeffer Н. Oxygen and silicon diffusion-controlled processes in vitreous silica// J.Non-Cryst.Sol.- vol. 38-39,- 1980.- P. 545-550.

103. Соколов В.И., Плотников В.В., Скворцов A.M., Фролкова Е.Г., Халецкий Р.А. Стационарное окисление кремния// Известия ВУЗов. Электроника.- 2002.- С. 17-21.

104. Красников Г.Я., Зайцев Н.А. Система кремний диоксид кремния субмикронных СБИС.- М.: Техносфера, 2003.- 384 с.

105. Bravman J.С., Sinclair R. The Morphology of the polysilicon-Si02 interface// Thin films and interface. 2 Symp. Boston, Mass., 14-18 Nov., 1983.- New York.-1984.- P. 311-316.

106. Howe K.T., Muller R.S. Stress in polycrystalline and amorphous silicon thin films// J. Appl. Phys.- 1983.-vol. 54.- № 8.- P. 4674-4675.

107. D.M. Fleetwood, R.A. Reber Jr., L. C. Riewe, P.S. Wi-nokur. Thermally stimulated current in Si02// Microelectronics Reliability.- 1999.- v. 39.- P. 1323-1336.

108. Геворкян P.Г. Курс физики: учебное пособие.- М.: Высш. школа, 1979.- 656 с.

109. Попов В.Д. Пострадиационный контроль в ИС. Неразру-шающий контроль качества ИС// Электроника: Наука, технология, бизнес.- 2002.- № 4.- С. 36-39.