Автореферат (Зарядовые явления в диэлектрических пленках МДП-структур и элементов энергонезависимой памяти при сильнополевой инжекции электронов), страница 4

4, б).Необходимо также отметить, что энергия начала фотоопустошения, равная~2,8 эВ, совпадает с высотой потенциального барьера на границеTiNx/Hf0.8Al0.2Ox, из чего можно сделать вывод, что электроны выбрасываютсяименно из гибридного плавающего затвора Si/TiNx.Схожие энергетические распределения электронов наблюдаются послеэлектронной инжекции, выполненной при больших амплитудах импульсанапряжения записи ( Vg  12 В).

Таким образом, используя указанные межзатворные диэлектрики совместно c Si/TiNx в качестве гибридного плавающегозатвора, можно улучшить характеристики ячеек памяти.Таким образом, проведено сравнение энергетических распределенийэлектронов, захваченных в диэлектрике Hf0.8Al0.2Ox, используемом в качествемежзатворного диэлектрика, и распределений электронов, захваченных в элементах флэш-памяти, содержащих либо Si/TiNx, либо Si/Ru гибридный плавающий затвор. Факт того, что захват электронов в структурах с гибридным пла-12вающим затвором происходит на плавающем затворе, показывает возможность использования этой концепции ячеек памяти для создания ячеек с размерами менее 20 нм. Однако, не удалось выявить существенной разницы в пороговой энергии фотоионизации между образцами с Si/TiNx и Si/Ru гибридными плавающими затворами: и для тех, и для других, энергия начала высвобождения электронов составляет ~2,8 эВ.

Эта энергия сопоставима с величиной энергетического барьера между уровнем Ферми металла в гибридном плавающем затворе и дном зоны проводимости Hf0.8Al0.2Ox, из чего можно заключить, что эффективное значение энергии работы выхода рутения на границе сHf0.8Al0.2Ox остаётся недостаточно высоким и близко к соответствующему значению для TiNx.Рис. 4. Вызванные воздействием света изменения зарядового состояния(а) и полученные из них распределения спектральной плотности заряда (б) какдля образцов p-Si/SiO2/Si/TiNx/Hf0.8Al0.2Ox/TiNx, подвергавшихся отжигу в атмосфере N2 при температуре 800 ºC в течение 5 минут (●), так и длянеотожженных образцов (▼)13В заключении обобщены результаты проделанной работы.В приложении приведены акты об использовании результатов диссертационной работы на предприятиях АО «Восход» – Калужский радиоламповый завод и АО «ОКБ Микроэлектроники» (г.

Калуга).ОБЩИЕ ВЫВОДЫ1. Предложен новый метод стрессовых и измерительных уровней токадля исследования и модификации тонких диэлектрических пленокМДП-структур. Отличительной особенностью этого метода является учет процессов заряда емкости МДП-структуры и захвата заряда в подзатворном диэлектрике МДП-структур в инжекционном режиме, что дает возможность существенно повысить метрологические характеристики метода и уменьшитьпогрешности, возникающие при определении характеристик МДП-структур.В рамках метода разработана модель, описывающая изменение зарядового состояния МДП-структур как в режиме заряда емкости, так и в режиме инжекции носителей заряда, позволяющая выбирать оптимальный алгоритм токового воздействия и повышать точность измерений.2.

Показано, что при высоких плотностях инжекционного тока контрольхарактеристик накапливаемого в подзатворном диэлектрике заряда методомстрессовых и измерительных уровней тока необходимо проводить по изменению напряжения на МДП-структуре, контролируемого при измерительной амплитуде инжекционного тока много меньшей амплитуды стрессового тока.3. Установлено, что отрицательный заряд, накапливающийся в плёнкеФСС в структурах с двухслойным подзатворным диэлектриком SiO2-ФСС какв процессе сильнополевой туннельной инжекции электронов, так и при электронном облучении, может использоваться для модификации МДП-приборов.Показано, что применение сильнополевой инжекции электронов для модификации зарядового состояния МДП-структур предпочтительнее использованияэлектронного облучения, поскольку появляется возможность индивидуальнойкоррекции характеристик каждого прибора и при определенных режимахсильнополевой инжекции можно значительно снизить сопутствующие деградационные процессы.4.

Показано, что применение двухслойного подзатворного диэлектрикаSiO2-ФСС с концентрацией фосфора в пленке ФСС 0,4‒0,9 % позволяет повысить среднюю величину заряда, инжектированного в диэлектрик до его пробояи уменьшить количество дефектных структур с малым значением заряда, инжектированного до пробоя. Этот эффект объясняется залечиванием «слабыхмест» в подзатворном диэлектрике за счет накопления в нём отрицательногозаряда и, как следствие, повышения барьера и уменьшения величины локальных инжекционных токов.5. Исследование МДП-структур на основе диэлектрических пленокSiO2-Hf0.8Al0.2Ox показало, что энергетическое распределение электронов, захватываемых в Hf0.8Al0.2Ox, лежит в диапазоне 1,5 ÷ 3,5 эВ и, следовательно,на основе таких структур могут создаваться элементы флэш-памяти.6.

Анализ энергетического распределения электронов в межзатворном14диэлектрике на основе алюмината гафния в элементах энергонезависимой памяти с Si/TiNx и Si/Ru гибридными плавающими затворами позволил определить, что оба типа образцов имеют близкую энергию фотоионизации, равную~2,8 эВ. Эта энергия сопоставима с величиной энергетического барьера междууровнем Ферми металла в гибридном плавающем затворе (TiNx или Ru) и дномзоны проводимости Hf0.8Al0.2Ox.7.

Проанализированы различные способы формирования high-k диэлектриков на основе оксида гафния и их влияние на плотность и энергетическиераспределение электронных ловушек в диэлектрической пленке.8. Предложены рекомендации по совершенствованию технологическогопроцесса формирования подзатворного диэлектрика КМДП интегральныхмикросхем на АО «Восход» – Калужский радиоламповый завод и АО «ОКБМикроэлектроники» (г. Калуга).Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:1. Моделирование воздействия ионизирующих излучений на МДПструктуры с наноразмерными диэлектрическими пленками / Д.В.

Андреев[и др.] // Физика и химия обработки материалов. 2011. № 5. С. 18‒25. (0,55 п.л./ 0,14 п.л.).2. Андреев Д.В., Столяров А.А., Романов А.В. Исследование процессовгенерации и эволюции центров захвата носителей в диэлектрических плёнкахМДП-структур // Наука и образование: Электронное научно-техническое издание. 2011. № 11.

С. 1‒8. http://technomag.edu.ru/doc/251437.html (датаобращения 21.03.2016) (0,55 п.л. / 0,18 п.л.).3. A touch sensor based on a tensoresistive polymer / D.V. Andreev [et al.]// High Temperature Material Processes. 2014. Vol. 18. Issue 1‒2. P. 63‒69.(0,48 п.л. / 0,12 п.л.).4. Андреев Д.В., Бондаренко Г.Г., Столяров А.А. Зарядовые характеристики МДП-структур с термическими пленками SiO2, легированными фосфором, при сильнополевой инжекции электронов // Перспективные материалы.2015. № 11. С. 19‒25. (0,48 п.л.

/ 0,16 п.л.).5. Modification and Reduction of Defects in Thin Gate Dielectric of MIS Devices by Injection-Thermal and Irradiation Treatments / D.V. Andreev [et al.]// Phys. Stat. Sol. C. 2015. Vol. 12. No. 1–2. P. 126–130. (0,5 п.л. / 0,1 п.л.).6. Control current stress technique for the investigation of gate dielectrics ofMIS devices / D.V. Andreev [et al.] // Phys. Stat. Sol. C. 2015. Vol. 12. No. 3.P. 299–303. (0,5 п.л. / 0,1 п.л.).7. Electron energy distribution in Si/TiN and Si/Ru hybrid floating gates withhafnium oxide based insulators for charge trapping memory devices / D.V. Andreev[et al.] // Phys.

Stat. Sol. A. 2016. Vol. 213. No. 2. P. 265–269. (0,5 п.л. / 0,07 п.л.).8. Андреев Д.В., Бондаренко Г.Г., Столяров А.А. Модификация МДПструктур электронным облучением и сильнополевой инжекцией электронов //Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования.2016. № 4. С. 94‒99.

(0,6 п.л. / 0,2 п.л.).9. Modification of thin oxide films of MOS structure by high-field injection15and irradiation / D.V. Andreev [et al.] // IOP Conference Series: Materials Scienceand Engineering. 2016. Vol. 110. P. 012041 (1‒6). (0,6 п.л. / 0,15 п.л.).10. Андреев Д.В., Столяров А.А. Сильнополевая инжекционная модификация МДП-структур с термической пленкой SiO2, легированной фосфором// Физика диэлектриков (Диэлектрики – 2014): Материалы XIII Международной конференции.

Санкт-Петербург. 2014. Т. 2. С. 210‒213.(0,27 п.л. / 0,14 п.л.).11. Control current stress technique for the investigation of ultrathin gate dielectrics of MIS devices / D.V. Andreev [et al.] // E-MRS 2014 Spring meeting,Symposium H: Abstracts. Lille (France). 2014. P. HP6 8. (0,06 п.л. / 0,01 п.л.).12. Андреев Д.В., Бондаренко Г.Г., Столяров А.А. Модификация МДПструктур сильнополевой инжекцией электронов и электронным облучением// Радиационная физика твёрдого тела: Труды 25 Международной конференции. Москва.

2015. С. 242‒252. (0,75 п.л. / 0,25 п.л.).13. Андреев Д.В., Бондаренко Г.Г., Столяров А.А. Модификация МДПструктур электронным облучением и сильнополевой инжекцией электронов// Тулиновская конференция по физике взаимодействия заряженных частиц скристаллами: Тезисы докладов 45 Международной конференции. Москва.2015. С. 121.

(0,06 п.л. / 0,02 п.л.).14. Андреев Д.В. Моделирование транспорта электронов в тонких диэлектрических пленках МДП-структур // Наукоемкие технологии в приборо- имашиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: Материалыконференции. МГТУ им. Н.Э.