Отзыв официального оппонента 2 (Зарядовые явления в диэлектрических пленках МДП-структур и элементов энергонезависимой памяти при сильнополевой инжекции электронов)

ОТЗЫВ на ди~с~р~~ц~~ Андр~~~а Д~и~ри~ Владимировича «Зарядовые явления в диэлектрических пленках МДП-структур и элементов энергонезависимой памяти при сильнополевой инжекции электронов», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.07 — «Физика конденсированного сос Гояния». Актуальность з емы Для стабилизации характеристик приборов, в основе которых лежат структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП), содержащие слой тсрми"1ески Вь1ращеннОГО диоксида крсмния, может примсняться лсгированис пленки пОдзатВОрнОГО диэлсктрика фосфором, Вследствие чсГО возникает пленка фосфорно-силикатного стекла (ФСС).

Пзснка ФСС может ОказыВать сущсствснное Влияние на характер изменения зарядоВОГО состояния МДП-структур как при радиационном облучении, так и при Воздействии сильнополсвой инжекцией электронов. При создании диэлектрических пленок для полупроводниковых приборов на основе МДП-структур, позволяющих управлять их параметрами посредством воздействия сильнополевой инжскционной модификацией или радиационным облучением, Основной проблемой является получение ОптимальнОЙ структуры диэлектрической пленки, обсспсчиВающсй требуемые зарядовые характеристики.

Вышеуказа1п1ые аспекты обусз1авливают необходимость Всестороннего ~~~л~до~ан~~ пр~ц~~~а получения пленки ФСС и самой структуры %О~-ФСС для оптимизации параметров диэлектрической. пленки, что повышает стабильность и над~ж~ост~ МДП-приборов на их основе. В современной микро- и наноэлектроникс при изготовлении МДП-структур широко используются диэлектрики„имеющие высокую диэлектрическую проницаемость 1Ыф-1 диэлектрики). Для перехода к ХАСЭ флэш-памяти с проектными нормами 20 нм и ннже, при формирОвании плавающего затвОра неОоходимо испОльзОвать стек Й1ф4с диэлектриков ~многослойный диэлектрик) в качестве межзатворного изолятора, Реа~~~~ц~~ ~~КОЙ структуры ~~~я~и ~~~ет быть выполнена за счет использования гибридного плавающего затвора со структурой поликремний/метал фо1у-$1~пзега1), что ~о~~ол~~т у~~дичи~~ ширину окна программирования, снизить Влияние соседних ячеек флэц~-памяти друг на друга, уменьшить его толщину.

Однако, при всех названных преимуществах, Высокая плотность электронных ловушек в ЫЙЬ-Й межзатворном диэлектрике ф~ нкционировании ф" |зш памя 1 ~~2 ™ процессы их заряжения~разряжения могут являться причиноЙ существенногО ухудшения параметров флэш-памяти. Таким образом„тема наетоищен диссертационной работы, ~освященноЙ исследованию получения МДП- структур с диэлектрической пленкой %О..-ФСС, обладающих оптимальными параметрами, исследованию Возм~жностей ес модификации путем различных Воздействий, исследОванию прирОды электронных лОВушек В Ь1йп-к межзатворном диэлектрике, изучению прОцессОВ накопления на них отрицательного заряда при сильнополевой инжекции электронов и последующему его храненщо, без сомнения, нвлнетен актуальной.

Иовизна научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных В диссертации 1. Разработаны теоретические основы метода исследования и модификации тонких диэлектрических пленок МДП-структур в условиях инжекции электронов в сильных электрических полях с использованием стрессовых и измерительных уровней тока, учитывающего процессы заряда емкости структуры и захвата заряда в подзатворном диэлектрике МДП- структур В инжекциОннОм режиме. 2. Впервые показанО, что применение пОдзатворного диэлектрика иа основе пленки ЯОз, легированной фосфором с образованием двухслойного стека ЯО».-ФСС с концентрацией фосфора в пленке ФСС 0,4-0,9 ',4 позволяет залечивать «слабые места» в подзатворном диэлектрике за счет накопления в ФСС при сильнополевой инжекции отрицательного заряда, приводящего к увеличению потенциального барьера в месте дефекта и„как следствие„к уменьшению локальных токов.

3. Установлено, что отрицательный заряд, накапливающийся в пленке ФСС В структурах с двухслойным подзатворным диэлектриком %02-ФСС как в процессе сильнополевой туннельной инжекции электронов, так и при электронном облучений, Может использоваться для модйфйкаций МДП- приборов, при этом использование сильнополевой инжекции электронов позво)!яет 110лучить бОльшие плОтнОсти отрицательнОго заряла при меньших деградацйонных процессах. 4. Впервые с использованием метода всеобъемлющей спектроскопии фотоопустошепием получены энергетические распределения электронов, захватываемых в МДГ1-структурах на основе диэлектрических пленок %)01-Н1~8А11 20„И в межзатворных диэлектриках на Основе оксида гафния И трехслойного стека ЩдА1)1.,0,/А1101/Н~~) ))А1)).0,, в элементах флэш-памяти с % Т)М, и %/Йц гибридными плавающими затворами, что позволило получить новую информацию о природе зарядовых ловушек в указанных диэлектрических пленках.

Все полученные в ходе Выполнения работы результаты, разработанные и испОльзованньге методы исследОвания, аналитические МОдели Описания физических процессов„а также сформулированные Выводы и рекомендации обоснованы и подтверждены как эксп~риментально, так и путем сравнения с данными литературных источников, что свидетельствует об их ДОСТОВЕРНОСТИ. Значимость результатов длй науки н практики Значимость результатов дйссе1зтацйоннОЙ работы о~р~деляется ВОЗМОжнОстью их испОльзОВания как В различных прикладньгх и фундаментальных йсследОваннях, так й с практической точкй зрения. Для прикладных и фундаментальных исследований могут быть ишюльзованы выявленные физические закономерности протекания зарядовых явлений в диэлектрических пленках МДп-структур, таких как Б1О„и %О~-ФСС, в условйях как сйльнополевой йнжекцйй электронов в диэлектрик, так й прй радиационном облучении. Полученные энергетические распределения захваченного в процессе инжекций электройов заряда в стеках Ьфй-й диэлектриков на основе Н102 могут быть йспользованы для выявлеййя природы происхождения зарядовых лоВушек В таких стеках, поскОльку неясность природы происхождения зарядовых ловушек является одним из основных факторов, Ограничивающих применение Ыф4с диэлектриков и стеков на их основе в различных приложениях микроэлектроники.

С практической т~~~и зреййя резульгаты ~огут быть использованы прй производстве различных полупроводниковых приборов микроэлектроники, таких как МДП-транзисторы и интегральные микрОсхемы различноГО назначения, для улучшения их характеристик; для совершенствования технологических процессов производства приборов микроэлектроники„о чем свидетельствуют акты внедрения результатов диссертационной работы на микроэлектронных предприятиях, таких как АО «КРЛЗ вЂ” Восход» и АО «ОКБ Микроэлектроники». Ч'акже полученные результаты могут быть йспользованы нри разработке й производстве элементов знергойезавйсймой памяти с проектными нормами 2О нм и меныпе, в частности МАМО флэшпамяти. Достоверность полученных в диссертации результатов обусловлена использованием проверенных экспериментальных методик, математически и экспериментально Обоснованных методик расчетов, а также их сравнением с результатами работ других научных коллективов, занимающихся аналогйчнымй диссертационной работе тематйкамй, а также литературными источниками.

Результаты, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 9 статьях в рецензируемых изданиях. Они также широко докладывались и обсуждались на ведущих Международных и Всероссийских конференциях по тематике диссертации'. Структура диссертации вполне традиционна. Она состоит из введения, Четырех Глав, Заключения, списка публикации по теме Диссертации и спи~ка цитируемой литературы, приложения. Изложение материалов Диссертационной раооты проведено посл~довательно, структурировано и логично, Содержание каждой из глав отражает последовательное решение постаВленных задач. Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, Определены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, представлены основные полОжения, ВынОсимые на защиту. В первой главе проведен широкий литературный обзор по теме диссертационной работы, описаны механизмы, ответственные за накопление заряда в различных тонких диэлектрических пленках МДП-структур и их последующее изменение зарядового состояния„ в том числе в пленках Ыф4~ диэлектриков и стеков на их основе.

Прин~Лены современные методики исследования физических процессов, протекающих в диэлектрических пленках МДП-структур ВО Время сильнополевой туннельнОЙ инжекции электронов В диэлектрик; метОдики исследОвания энергетического распределения заряда, захВаченноГО В диэлектрике В результате инжекпии В него зар~да; Мет~дики ~~следова~ия распред~ления заряда в приборах флэшпамяти. Литературный обзор выполнен на основе анализа работ ведущих мир~~~х колл~к~ивов ученых по данноЙ проблематике. Во второй Главе привел~~~ О~исани~ разработанного диссертационной работе метода стрессовых и измерительных уровней тока, ПрнВедена математическаЯ модель„описывающая изменение зарЯДОВОГО состояния МДП-структур как В режиме заряда емкости, так и В режиме ннжекцин носителей зарЯда.

ПриВедена экспериментальная устаноВка длЯ реализации соответствующего метода исследований. Описан метод всеобьемлющей спектроскопии фотоопустошением. Приведены описание и структурная схема экспериментальной установки для реализации метода Всеобьемлюп~ей спектроскопии фотооп»стошением. В третьей главе приведены результаты комплексного исследования зарядовых явлений В МДП-структурах с термическими пленками ЯОз, легированными фосфором, при сильнополевой инжекции электронов н облучении низкоэнергетическими электронами. Описаны технологии получения экспериментальных образцов, приведены использованные алгоритмы и методики исследований, проведено сравнение модификации МДП-структур путем сильнополевой т» ннельноЙ инжекцин н~сит~л~й заряда в диэлектрик и путем радиационного облучения.