WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

изотермической релаксации тока поляризации при ступенчатом переключении деполяризующего напряжения на поляризующее, поскольку в этих условиях трудно регистрируемым может быть именно начальный времяпролетный эффект3, тогда как для измерений долговременной релаксации тока поляризации открывается широкий простор. После пролета пакета свободных ионов от затвора к полупроводнику на зависимости I(t) должна проявиться переходная область, физически аналогичная наблюдающейся на кривых ТСП и на динамических ВАХ поляризации. В дальнейшем кинетика релаксации будет следовать гиперболическому закону I t-, а далее — экспоненциальному I exp(-t/ ).

На рис. 4 и 5 приводятся экспериментальные данные, демонстрирующие основные закономерности кинетики изотермической релаксации ионной поляризации окисла, свидетельствующие в пользу рассмотренных выше представлений. На рис. 4 показано отсутствие влияния величины V на начальные стадии поляризации, экспоненциальную зависимость тока на этих стадиях от величины Vgp (см. вставку) и наличие плавного перехода между экспоненциальной и весьма медленно затухающей ветвями кривых I[Vg(t)]. Из рис. 5 явствуют гиперболический закон релаксации тока поляризации с 1 и независимость I от Vgp. Сопоставление этих данных с закономерностями изотермической депоРис. 5. Кинетика изотермической релаксации тока поляризаляризации [12] указывает на относительную затянутость ции при температуре 453 K. Напряжения поляризации Vgp, В:

Вследствие весьма больших значений ( 3.6 · 103 и 2.2 · 107 с 1 —1, 2 —5.

при 423 и 333 K соответственно) и малого коэффициента диффузии НА (при 423 K на 8 порядков величины меньшего коэффициента диффузии свободных ионов), доказательства существования соответствующего механизма транспорта потребовали применения специальной термополяризационных хвостов. Это может указывать на более модуляционной методики измерений стационарного тока [12].

Это происходит ввиду обусловленной низкими значениями NS сильную связь электрона с ионом в НА, локализовану поверхности затвора малости время-пролетного сигнала, который ных у затвора, чем в НА, расположенных у поверхплохо различим на фоне тока, возникающего вследствие дифференности полупроводника. Независимым подтверждением цирования ступеньки поляризующего напряжения на геометрической емкости образца и подводящих проводов. рассмотренной природы асимметрии процессов ионной Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. О природе термополевой асимметрии процессов ионной поляризации / деполяризации окисла... поляризации / деполяризации диэлектрика в МОП струк- About nature of thermofield asymmetry of турах следует считать отсутствие таковой в системе ion polarization / depolarization oxide in Si–SiO2–Si [24]. На этих основаниях можно утверждать, Si-MOS–structures что систематически наблюдаемая температурная и вреE.I. Goldman, A.G. Zhdan, G.V. Chucheva менная асимметрия ионной поляризации / деполяризации окисла обусловлена асимметрией степени нейтрализаInstitute of Radiotechnology and Electronics, ции ионов, присутствующих в окисном слое у поверх141120 Fryazino, Russia ностей полупроводника и металла.

Abstract

The temperature and time characteristics for the ion polarization and depolarization of the oxide have been anaСписок литературы lyzed in Si-MOS–structures. The contribution of the positive ion neutralization at SiO2–Si and SiO2–gate interfaces into the [1] M. Yamin. IEEE Trans. Electron. Dev., 12, 88 (1965).

ion transport through the oxide has been taken into account.

[2] M. Kuhn, D.J. Silversmith. J. Electrochem. Soc.: Sol. St. Sci., The ion neutralization in an insulator takes place due to the 118, 966 (1971).

electron tunnel transitions from semiconductor (polarization) or [3] A.G. Tangena, N.F. de Rooij, J. Middelhock. J. Appl. Phys., gate (depolarization) to localized states due to presence of ions 49, 5576 (1978).

and their dielectric medium in the oxide. The model describing [4] T. Hino, K. Yamashita. J. Appl. Phys., 50, 4879 (1979).

asymmetry between the polarization and depolarization processes [5] Е.И. Гольдман, А.Г. Ждан, Г.В. Чучева. ФТП, 31, in SiO2 has been developed on the base of the measurement (1997).

result analysis. This model takes into consideration a higher ion [6] Е.И. Гольдман, А.Г. Ждан, Г.В. Чучева. ФТП, 33, neutralization degree at the oxide–gate interface, then at the oxide– (1999).

semiconductor interface. The transient polarization process has [7] G.S. Horner, M. Kleefstra, T.G. Miller, M.A. Peters. Sol. St.

three stages. At the first stage the free ion transport through the Technol., No 6,79 (1995).

oxide takes place. At this stage the activation energy of polarization [8] Г.Я. Красников. Электрон. техн., сер. 3, № 1, 67 (1996).

(Ep = 0.82 ± 0.05 eV) coincides with the activation energy of [9] T. Shimatani, S. Pidin, M. Koyanagi. J. J. Appl. Phys., 36, depolarization (Ed = 0.87 ± 0.05 eV). At the second stage the part 1, No 3B, 1659 (1997).

quasihyperbolic and / or exponential relaxation kinetics is at work.

[10] Г.В. Чучева. Автореф. канд. дис. (М., 1998).

At the third stage the ion current I is practically independent of [11] E.H. Nicollian, J.R. Brews. MOS (Metal Oxide Semiconducthe electric field, temperature, sample heating rate and becomes a tor) Physics and Technology (N.Y., John Willey @ Sons, function of time t. In this case, the ion current is determined either 1982).

by the neutral associate ion + electron tunnel ionization (I t-, [12] Е.И. Гольдман, А.Г. Ждан, Г.В. Чучева. ФТП, 33, where 1) or by the neutral associate diffusion (I t-, (1999).

1.5) as well as their thermodecay in the oxide volume [13] Е.И. Гольдман, А.Г. Ждан, Г.В. Чучева. ПТЭ, № 6, (I exp(-t/ ), where — a characteristic time of decay).

(1997).

[14] K.H. Nickolas, J. Woods. Brit. J. Appl. Phys., 15, 783 (1964).

[15] L.I. Grossweiner. J. Appl. Phys., 24, 1306 (1953).

[16] А.Г. Ждан, Н.А. Лушников. ФТП, 16, 793 (1982).

[17] М. Ламперт, П. Марк. Инжекционные токи в твердых телах (М., Мир, 1973).

[18] С. Зи. Физика полупроводниковых приборов (М., Мир, 1984) т. 1.

[19] T.W. Hickmott. J. Appl. Phys., 46, 2583 (1975).

[20] M.R. Boudry, J.P. Stagg. J. Appl. Phys., 50, 942 (1979).

[21] S.R. Hofstein. IEEE Trans. Electron. Dev., ED-13, 222 (1966).

[22] G. Greeuw, J.F. Verwey. J. Appl. Phys., 56, 2218 (1984).

[23] Е.И. Гольдман. ФТП, 34, (2000) (в печати).

[24] K. Vanhensden, W.L. Warren, R.A.B. Devine, D.M. Fleetwood, J.R. Schwank, M.R. Shaneyfeet, P.S. Winokur, T.J. Lemnios. Nature, 368, 587 (1997).

Редактор Т.А. Полянская Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.