Change in the Charge State of MOS Structures with a Radiation-Induced Charge under High-Field Injection of Electrons

D. V. Andreev; Андреев Д. В.; G. G. Bondarenko; Бондаренко Г. Г.; V. V. Andreev; Андреев В. В.

doi:10.31857/S1028096023010053

Изменение зарядового состояния МОП-структур с радиационно-индуцированным зарядом при сильнополевой инжекции электронов

Авторы: Андреев Д.В.¹, Бондаренко Г.Г.², Андреев В.В.¹
Учреждения:
1. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал
2. Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”
Выпуск: № 1 (2023)
Страницы: 55-60
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137659
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023010053
EDN: https://elibrary.ru/BKNMNM
ID: 137659

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Изучено влияние режимов сильнополевой инжекции электронов на зарядовое состояние и дефектность МОП-структуры (металл–оксид–полупроводник) после радиационного облучения. Показано, что для стирания радиационно-индуцированного положительного заряда, накапливаемого в пленке SiO₂ МОП-структур, необходимо использовать сильнополевую туннельную инжекцию электронов по Фаулеру–Нордгейму при электрических полях, не вызывающих генерацию дырок. Установлено, что стирание радиационно-индуцированного положительного заряда в пленке SiO₂ МОП-структур и генерация новых поверхностных состояний в основном определяются величиной заряда, инжектированного в диэлектрик. Установлено, что при аннигиляции захваченных в SiO₂ дырок в результате взаимодействия с инжектированными электронами наблюдается существенное увеличение количества поверхностных состояний, значительно превышающих количество поверхностных состояний, возникающих при отжиге радиационно-индуцированного заряда при комнатной температуре. Предложена модель, описывающая процесс аннигиляции радиационно-индуцированного положительного заряда при взаимодействии с инжектированными электронами.

Ключевые слова

МОП-структура, радиационно-индуцированный заряд, подзатворный диэлектрик, сильнополевая инжекция, МОП-сенсоры, протонное облучение.

Список литературы

Oldham T.R., McLean F.B. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2003. V. 50. P. 483. https://doi.org/10.1109/TNS.2003.812927
Schwank J.R., Shaneyfelt M.R., Fleetwood D.M., Felix J.A., Dodd P.E., Paillet P., Ferlet-Cavrois V. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2008. V. 55. P. 1833. https://doi.org/10.1109/TNS.2008.2001040
Fleetwood D.M. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2018. V. 65. P. 1465. https://doi.org/10.1109/TNS.2017.2786140
Hughes H.L., Benedetto J.M. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2003. V. 50. P. 500. https://doi.org/10.1109/TNS.2003.812928
Esqueda I.S., Barnaby H.J., King M.P. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2015. V. 62. P. 1501. https://doi.org/10.1109/TNS.2015.2414426
Murata K., Mitomo S., Matsuda T., Yokoseki T., Makino T., Onoda S., Takeyama A., Ohshima T., Okubo S., Tanaka Y., Kandori M., Yoshie T., Hijikata Y. // Phys. Stat. Sol. A. 2017. V. 214. P. 1600446. https://doi.org/10.1002/pssa.201600446
Fleetwood D.M. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2020. V. 67. P. 1216. https://doi.org/10.1109/TNS.2020.2971861
Holmes-Siedle A., Adams L. // Radiat. Phys. Chem. 1986. V. 28. P. 235. https://doi.org/10.1016/1359-0197(86)90134-7
Pejović M.M. // Radiat. Phys. Chem. 2017. V. 130. P. 221. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2016.08.027
Ristic G.S., Vasovic N.D., Kovacevic M., Jaksic A.B. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2011. V. 269. P. 2703. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2011.08.015
Lipovetzky J., Holmes–Siedle A., Inza M.G., Carbonetto S., Redin E., Faigon A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2012. V. 59. P. 3133. https://doi.org/10.1109/TNS.2012.2222667
Siebel O.F., Pereira J.G., Souza R.S., Ramirez-Fernandez F.J., Schneider M.C., Galup-Montoro C. // Radiat. Measurements. 2015. V. 75. P. 53. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2015.03.004
Kulhar M., Dhoot K., Pandya A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2019. V. 66. P. 2220. https://doi.org/10.1109/TNS.2019.2942955
Camanzi B., Holmes-Siedle A.G. // Nature Mater. 2008. V. 7. P. 343. https://doi.org/10.1038/nmat2159
Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V., Stolyarov A.A. // Sensors. 2020. V. 20. P. 2382. https://doi.org/10.3390/s20082382
Andreev V.V., Maslovsky V.M., Andreev D.V., Stolyarov A.A. // Proc. SPIE. 2019. V. 11022. P. 1102207. https://doi.org/10.1117/12.2521985
Andreev V.V., Bondarenko G.G., Andreev D.V., Stolyarov A.A. // J. Contemp. Phys. (Armenian Acad. Sci.). 2020. V. 55. P. 144. https://doi.org/10.3103/S106833722002005X
Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V., Maslovsky V.M., Stolyarov A.A. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2020. V. 14. P. 260. https://doi.org/10.1134/S1027451020020196
Lipovetzky J., Redin E.G., Faigon A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2007. V. 54. P. 1244. https://doi.org/10.1109/TNS.2007.895122
Peng L., Hu D., Jia Y., Wu Y., An P., Jia G. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2017. V. 64. P. 2633. https://doi.org/10.1109/TNS.2017.2744679
Andreev V.V., Bondarenko G.G., Maslovsky V.M., Stolyarov A.A., Andreev D.V. // Phys. Stat. Sol. C. 2015. V. 12. P. 299. https://doi.org/10.1002/pssc.201400119
Andreev D.V., Maslovsky V.M., Andreev V.V., Stolyarov A.A. // Phys. Stat. Sol. A. 2022. V. 219. P. 2100400. https://doi.org/10.1002/pssa.202100400
Lai S.K. // J. Appl. Phys. 1983. V. 54. P. 2540. https://doi.org/10.1063/1.332323
Arnold D., Cartier E., DiMaria D.J. // Phys. Rev. B. 1994. V. 49. P. 10278. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.10278
Strong A.W., Wu E.Y., Vollertsen R., Sune J., Rosa G.L., Rauch S.E., Sullivan T.D. Reliability Wearout Mechanisms in Advanced CMOS Technologies. Wiley-IEEE Press, 2009. 624 p.
Palumbo F., Wen C., Lombardo S., Pazos S., Aguirre F., Eizenberg M., Hui F., Lanza M. // Adv. Funct. Mater. 2019. V. 29. P. 1900657. https://doi.org/10.1002/adfm.201900657
Wu E.Y. // IEEE Trans. Electron Devices. 2019. V. 66. P. 4523. https://doi.org/10.1109/TED.2019.2933612
Zebrev G.I., Orlov V.V., Gorbunov M.S., Drosdetsky M.G. // Microelectron. Reliab. 2018. V. 84. P. 181. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2018.03.014
Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V., Maslovsky V.M., Stolyarov A.A. // Acta Phys. Pol. A. 2019. V. 136. P. 263. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.136.263
Cerbu F., Madia O., Andreev D.V., Fadida S., Eizenberg M., Breuil L., Lisoni J.G., Kittl J.A., Strand J., Shluger A.L., Afanas’ev V.V., Houssa M., Stesmans A. // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 108. P. 222901. https://doi.org/10.1063/1.495271