Модель поведения МОП-структур при термополевых обработках

Авторы

  • Олег Викторович Александров Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) https://orcid.org/0009-0008-1016-1031
  • Никита Николаевич Морозов Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина) https://orcid.org/0009-0001-3655-4860

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-153X-2025-6-1-26-34

Ключевые слова:

МОП-структура, подзатворный диэлектрик, подвижный заряд, термополевая обработка, дисперсионный транспорт, полиэнергетические ловушки, аморфный диоксид кремния, моделирование

Аннотация

Разработана количественная модель поведения МОП-структур при термополевых обработках в режимах накопления и восстановления подвижного заряда в подзатворном диэлектрике. Транспорт подвижного заряда рассматривается на основе модели захвата ионов на полиэнергетические ловушки с диапазоном энергий связи. Проведено моделирование временных зависимостей смещения порогового напряжения МОП-структур при положительном и последующем отрицательном смещении затвора. Предложенная модель позволяет описать экспериментальное симметричное и асимметричное поведение МОП-структур, содержащих ионы Na+. Определены диапазон энергий связи, концентрации и области локализации ловушек.

Библиографические ссылки

Aleksandrov, O. V. (2015) On the effect of bias on the behavior of MOS structures subjected to ionizing radiation. Semiconductors, 49 (6), 774–779. https://doi.org/10.1134/S1063782615060020 (In English)

Aleksandrov, O. V., Morozov, N. N. (2023) Influence of traps on mobile charge accumulation in MOS structures in thermal field treatments. LETI Transactions on Electrical Engineering & Computer Science, 16 (6), 20–28. https://doi.org/10.32603/2071-8985-2023-16-6-20-28 (In Russian)

Arkhipov, V. I., Rudenko, A. I. (1982) Drift and diffusion in materials with traps: II. Non-equilibrium transport regime. Philosophical Magazine B, 45 (2), 189–207. https://doi.org/10.1080/13642818208246327 (In English)

DiMaria, D. J. (1977) Room-temperature conductivity and location of mobile sodium ions in the thermal silicon dioxide layer of a metal-silicon dioxide-silicon structure. Journal of Applied Physics, 48 (12). 5149–5151. https://doi.org/10.1063/1.323594 (In English)

Dmitriev, S. G., Markin, Yu. V. (1998) Manifestations of the deneutralization of mobile charges in SiO2 in the spectroscopy of the silicon-oxide interface. Semiconductors, 32 (12), 1289–1292. https://doi.org/10.1134/1.1187616 (In English)

Grasser, T. (2014) Bias temperature instability for devices and circuits. New York: Springer Publ., 810 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-7909-3 (In English)

Greeuw, G., Verwey, J. F. (1984) The mobility of Na+, Li+, and K+ ions in thermally grown SiO2 films. Journal of Applied Physics, 56 (8), 2218–2224. https://doi.org/10.1063/1.334256 (In English)

Hofstein, S. R. (1966) An investigation of instability and charge motion in metal-silicon oxide-silicon structures. IEEE Transactions on Electron Devices, ED-13 (2), 222–237. https://doi.org/10.1109/T-ED.1966.15674 (In English)

Hofstein, S. R. (1967) Space-charge-limited ionic currents in silicon dioxide films. Applied Physics Letters, 10 (10), 291–293. https://doi.org/10.1063/1.1754816 (In English)

Kriegler, R. J., Devenyi, T. F. (1973) Temperature-bias aging of (HCl) MOS structures. In: 11th Reliability Physics Symposium. Las Vegas: IEEE Publ., pp. 153–158. https://doi.org/10.1109/IRPS.1973.362587 (In English)

Kriegler, R. J., Devenyi, T. F. (1976) Direct measurement of Na+ ion mobility in SiO2 films. Thin Solid Films, 36 (2), 435–439. https://doi.org/10.1016/0040-6090(76)90057-2 (In English)

Noolandi, J. (1977) Equivalence of multiple-trapping model and time-dependent random walk. Physical Review B, 16 (10), 4474–4479. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.16.4474 (In English)

Snow, E. H., Grove, A. S., Deal, B. E., Sah, C. T. (1965) Ion transport phenomena in insulating films. Journal of Applied Physics, 36 (5), 1664–1673. https://doi.org/10.1063/1.1703105 (In English)

Stagg, J. P. (1977) Drift mobilities of Na+ and K+ ions in SiO2. Applied Physics Letters, 31 (8), 532–533. https://doi.org/10.1063/1.89766 (In English)

Sugano, T., Hoh, K., Kudo, K., Hishinuma, N. (1968) Ordered structure and ion migration in silicon dioxide films. Japanese Journal of Applied Physics, 7 (7), 715–730. https://doi.org/10.1143/JJAP.7.715 (In English)

Verwey, J. F., Amerasekera, E. A., Bisschop, J. (1990) The physics of SiO2 layers. Reports on Progress in Physics, 53 (10), 1297–1331. https://doi.org/10.1088/0034-4885/53/10/002 (In English)

Zhang, J. F., Gao, R., Duan, M, et al. (2022) Bias temperature instability of MOSFETs: Physical processes, models, and prediction. Electronics, 11 (9), article 1420. https://doi.org/10.3390/electronics11091420 (In English)

Загрузки

Опубликован

2025-02-28

Выпуск

Том 6 № 1 (2025)

Раздел

Physics of Semiconductors

Лицензия

Copyright (c) 2025 Олег Викторович Александров, Никита Николаевич Морозов

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.

Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.