Моделирование зарядовой
нестабильности
в условиях сильнополевой
туннельной инжекции
и инжекционная модификация
МДП-структур
В последние годы были разработаны
несколько физико-математических моделей зарядовой деградации МДП-структур
в условиях туннельной инжекции. Эти модели описывают процессы
накопления заряда в диэлектрике на основе механизмов захвата носителей,
учитывающих новые данные о распределении электронов по энергии в
диэлектрических пленках в сильных электрических полях, и позволяют
проводить сравнение зарядовой стабильности МДП-структур с различной
толщиной двуокиси кремния (в том числе и многослойных), учитывать
влияние изменений характеристик центров захвата, локальных электрических
полей. Применение таких моделей позволяет оптимизировать параметры
МДП-систем применительно к конкретным структурам МДП-ИС и БИС в
рамках действующих типовых технологических процессов, а также
совершенствовать технологии получения диэлектрических слоев с целью
повышения устойчивости схем к токополевым, электронным и ионизационным
воздействиям.
Важным вопросом при моделировании
процессов зарядовой деградации в МДП-системах на основе двуокиси
кремния является определение механизма накопления положительного
заряда в Si02, в качестве которого используются: ударная
межзонная ионизация в Si02 с образованием
электронно-дырочных пар и захватом дырок на ловушки в окисле;
инжекция дырок из анода; ударная ионизация ослабленных связей Si—О и
Si—Si; дрейф атомов и ионов водорода и др. Как показали проведенные
исследования зарядовой нестабильности МДП-структур, в условиях
сильнополевой туннельной инжекции носителей при электрических полях,
больших 6,5 МВ/см, необратимая деградация границы раздела, рост плотности
поверхностных состояний, заряда в диэлектрике и потеря
работоспособности МДП-приборов происходят при плотности
инжектированного заряда 5-10~4 ...5- Ю-3
Кл/см2. В то же время пробой в сильных электрических полях
в условиях инжекции носителей наблюдается при инжекции заряда
плотностью Ю-1... 10 Кл/см • Поэтому наибольший интерес для
практического использования явлений инжекции представляет моделирование
деградационных процессов при плотности инжектированного заряда <
10~3 Кл/см2. Основным механизмом накопления
положительного заряда в Si02 в этом диапазоне
инжектированного заряда является межзонная ударная ионизация [40,
41].
