薄栅SiO2早期电导机制的研究

本文利用恒定电压作用方法,测量硅栅MOS结构高场隧道电流的时间相关特性,研究了薄栅SiO_2的早期电导机制。认为在高场作用下,影响SiO_2电导的主要因素不仅有SiO_2体内阳极附近局域内的新生正电荷和SiO_2体内原生、新生电子陷阱,还应当包括新生界面态;并且,新生正电荷和新生界面态很有可能源于同一种产生物理机制。     

新生界面陷阱对Fowler-Nordheim电压漂移的影响

用陷阱俘获模型和恒流方法研究了新生界面陷阱对薄氧化层MOS电容器的F-M(Fow-ler-Nordheim)电压(V_(FN))的影响,得到了电压漂移量△V_(FN)随时间变化的解析表述式.分析结果表明:(d△V_(FN))/(dt)vs △V_(FN)曲线可以用几段直线描述.采用线性化技术,可以方便地识别多陷阱现象.并分别提取原生陷阱及新生陷阱参数.实验结果表明:在恒流隧道电子注入的初始阶段,F-N电压漂移量主要由新生界面陷阱的电子俘获过程所决定,紧接着是原生氧化层体陷阱的电子俘获,然后是新生氧化层体陷阱的电子俘获.     

电子陷阱的雪崩注入测量方法

本文从俘获动力学出发,推导了荷电陷阱引起的平带电压变化量随时间变化的一般形式,并对SiO_2膜中的电子陷阱密度、能级和俘获截面进行了测量.结果表明测量陷阱密度时不能忽略激发因素的影响.     

衬底热空穴注入下的薄栅氧化层击穿特性

利用衬底热空穴 (SHH)注入技术 ,分别定量研究了热电子和空穴注入对薄栅氧化层击穿的影响 ,讨论了不同应力条件下的阈值电压变化 .阈值电压的漂移表明是正电荷陷入氧化层中 ,而热电子的存在是氧化层击穿的必要条件 .把阳极空穴注入模型和电子陷阱产生模型统一起来 ,提出了薄栅氧化层的击穿是与电子导致的空穴陷阱相关的 .研究结果表明薄栅氧化层击穿的限制因素依赖于注入热电子量和空穴量的平衡 .认为栅氧化层的击穿是一个两步过程 .第一步是注入的热电子打断 Si— O键 ,产生悬挂键充当空穴陷阱中心 ,第二步是空穴被陷阱俘获 ,在氧化层中产生导电通路     

衬底热空穴注入下的薄栅氧化层击穿特性

利用衬底热空穴(SHH)注入技术,分别定量研究了热电子和空穴注入对薄栅氧化层击穿的影响,讨论了不同应力条件下的阈值电压变化.阈值电压的漂移表明是正电荷陷入氧化层中,而热电子的存在是氧化层击穿的必要条件.把阳极空穴注入模型和电子陷阱产生模型统一起来,提出了薄栅氧化层的击穿是与电子导致的空穴陷阱相关的.研究结果表明薄栅氧化层击穿的限制因素依赖于注入热电子量和空穴量的平衡.认为栅氧化层的击穿是一个两步过程.第一步是注入的热电子打断Si一O键,产生悬挂键充当空穴陷阱中心,第二步是空穴被陷阱俘获,在氧化层中产生导电通路,薄栅氧化层的击穿是在注入的热电子和空穴的共同作用下发生的.     

热载流子应力下超薄栅pMOS器件氧化层陷阱电荷的表征

利用电荷泵技术研究了4nm pMOSFET的热载流子应力下氧化层陷阱电荷的产生行为.首先,对于不同沟道长度下的热载流子退化,通过直接的实验证据,发现空穴陷阱俘获特性与应力时间呈对数关系.然后对不同应力电压、不同沟道长度下氧化层陷阱电荷(包括空穴和电子陷阱俘获)的产生做了进一步的分析.发现对于pMOSFET的热载流子退化,氧化层陷阱电荷产生分两步过程:在较短的应力初期,电子陷阱俘获是主要机制;而随着应力时间增加,空穴陷阱俘获作用逐渐显著,最后主导了氧化层陷阱电荷的产生.     

热载流子应力下超薄栅p MOS器件氧化层陷阱电荷的表征

利用电荷泵技术研究了 4nmpMOSFET的热载流子应力下氧化层陷阱电荷的产生行为 .首先 ,对于不同沟道长度下的热载流子退化 ,通过直接的实验证据 ,发现空穴陷阱俘获特性与应力时间呈对数关系 .然后对不同应力电压、不同沟道长度下氧化层陷阱电荷 (包括空穴和电子陷阱俘获 )的产生做了进一步的分析 .发现对于 pMOSFET的热载流子退化 ,氧化层陷阱电荷产生分两步过程 :在较短的应力初期 ,电子陷阱俘获是主要机制 ;而随着应力时间增加 ,空穴陷阱俘获作用逐渐显著 ,最后主导了氧化层陷阱电荷的产生.     

软X射线辐照引入于SiO_2中的中性陷阱

本文用雪崩热电子注入技术与MOS C-V技术,研究了软X射线辐照引入于SiO_2中的中性陷阱的性质.给出陷阱俘获截面σ为10~(-15)～10~(-16)cm~2,有效陷阱密度为10~(11)～10~(12)cm~(-2).发现陷阱密度随辐照时间的增加而升高,但很快趋于饱和;陷阱密度并随辐照强度的提高而增大.文中研究了室温及77°K下中性陷阱的俘获特性以及陷阱的解陷作用.还给出了陷阱的退火实验结果.     

超薄栅MOS结构恒压应力下的直接隧穿弛豫谱

随着器件尺寸的迅速减小 ,直接隧穿电流将代替 FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素 .根据比例差值算符理论和弛豫谱技术 ,针对直接隧穿应力下超薄栅 MOS结构提出了一种新的弛豫谱——恒压应力下的直接隧穿弛豫谱 (DTRS) .该弛豫谱保持了原有弛豫谱技术直接、快速和方便的优点 ,能够分离和表征超薄栅 MOS结构不同氧化层陷阱 ,提取氧化层陷阱的产生 /俘获截面、陷阱密度等陷阱参数 .直接隧穿弛豫谱主要用于研究直接隧穿注入的情况下超薄栅 MOS结构中陷阱的产生和复合 ,为超薄栅 MOS结构的可靠性研究提供了一强有力工具 .     

超薄栅MOS结构恒压应力下的直接隧穿弛豫谱

随着器件尺寸的迅速减小,直接隧穿电流将代替FN电流而成为影响器件可靠性的主要因素.根据比例差值算符理论和弛豫谱技术,针对直接隧穿应力下超薄栅MOS结构提出了一种新的弛豫谱--恒压应力下的直接隧穿弛豫谱(DTRS).该弛豫谱保持了原有弛豫谱技术直接、快速和方便的优点,能够分离和表征超薄栅MOS结构不同氧化层陷阱,提取氧化层陷阱的产生/俘获截面、陷阱密度等陷阱参数.直接隧穿弛豫谱主要用于研究直接隧穿注入的情况下超薄栅MOS结构中陷阱的产生和复合,为超薄栅MOS结构的可靠性研究提供了一强有力工具.     

多陷阱相干效应对氧化层电流弛豫谱的影响

本文用单陷阱产生一俘获模型和一级电场因子近似弛豫函数研究了“多陷阱相干效应”对簿栅氧化层电流弛豫谱(OCRS)的影响。给出了高场下、多陷阱共存时,各陷阱OCRS峰并存的条件和峰位、峰值的修正公式。     

用真空紫外辐照研究Si-SiO_2界面的氧化层陷阱和界面态

以氦灯真空紫外光源研究了辐照下 n(100)硅衬底MOS样品的氧化层陷阱和Si-SiO_2界面态.发现在湿氧和干氧氧化层中都存在密度为10~(12)/cm~2数量级的空穴陷阱,部分氧化层中有密度为10~(11)/cm~2的受主型电子陷阱.湿氧样品在正偏置和零偏置辐照后出现具有确定能级(E_c-E_s(?)0.40eV)的界面态密度宽峰.辐照引进的界面态和空穴被陷阱俘获有关,在1×10~(10)～5 × 10~(11)cm~(-2)·eV~(-1)范围,禁带中央界面态密度正比于被俘获空穴的密度.辐照产生的界面态不能由电子注入加以消除.本文由空穴俘获-弱键破裂模型讨论了实验结果.     

高清晰度显示器用荧光粉的进展及存在的问题

从改善电子束轰击下荧光粉的衰变这一角度出发,讨论了投影管用荧光粉的发展状况。由 In BO_3:Tb~(3+),Zn SiO_4:Mn~(2+)和 Zn_3(PO_4)_2:Mn~(2+)材料观察到氧耗尽情况,这表明有可能形成氧空位,后者俘获电子后可以转变成色心。Sr_3MgSi_2O_8:Eu~(2+)材料经电子束轰击后产生的陷阱可能与 Eu~(2-)的氧化有关。杂质离子也可能影响到荧光粉     

FLOTOXEEPROM擦写过程中隧道氧化层陷阱俘获电荷的研究

本文首先从理论上分析FLOTOX EEPROM隧道氧化层中陷阱俘获电荷对注入电场和存储管阈值电压的影响,然后给出了在不同擦写条件下FLOTOX EEPROM存储管的阈值电压与擦写周期关系的实验结果,接着分析了在反复擦写过程中陷阱俘获电荷的产生现象.对于低的擦写电压,擦除阈值减少,在隧道氧化层中产生了负的陷阱俘获电荷;对于高的擦写电压,擦除阈值增加,产生了正陷阱俘获电荷.这一结果与SiO₂中电荷的俘获——解俘获动态模型相吻合.     

一种用于分离pMOS器件热载流子应力下氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对阈值电压退化作用的方法

在电荷泵技术的基础上,提出了一种新的方法用于分离和确定氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对pMOS器件热载流子应力下的阈值电压退化的作用,并且这种方法得到了实验的验证.结果表明对于pMOS器件退化存在三种机制:电子陷阱俘获、空穴陷阱俘获和界面陷阱产生.需要注意的是界面陷阱产生仍然是pMOS器件热载流子退化的主要机制,不过氧化层陷阱电荷的作用也不可忽视.     

一种用于分离pMOS器件热载流子应力下氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对阈值电压退化作用的方法

在电荷泵技术的基础上,提出了一种新的方法用于分离和确定氧化层陷阱电荷和界面陷阱电荷对p MOS器件热载流子应力下的阈值电压退化的作用,并且这种方法得到了实验的验证.结果表明对于p MOS器件退化存在三种机制:电子陷阱俘获、空穴陷阱俘获和界面陷阱产生.需要注意的是界面陷阱产生仍然是p MOS器件热载流子退化的主要机制,不过氧化层陷阱电荷的作用也不可忽视.     

n-InP中深能级的研究

本文主要利用夹有薄氧化层、势垒高度约为0.65eV的Au/InP肖特基势垒来研究未掺VPE n-InP、未掺及轻掺Fe InP体材料中的深能级.共测到七个电子陷阱和两个空穴陷阱,对其中两个电子陷阱进行了详细的研究.我们在掺Fe晶体中测到一个电子发射激活能为0.69eV的电子陷阱,考虑到其中包含有0.050eV的俘获势垒,则能级值应为0.64eV,这与用Hall方法在掺Fe半绝缘材料中发现的0.65eV能级较一致,所以我们认为该能级与铁有关.另外在所有的材料中都存在0.62eV的电子陷阱,估计该能级与本征缺陷有关.     

GaN HFET中的陷阱和局域电子气

研究了GaN HFET中陷阱的各种行为,发现许多特性不能简单地用陷阱中心俘获带内电子模型来解释。从内、外沟道陷阱密度的巨大差异推出外沟道高密度陷阱不是由陷阱中心俘获带内电子产生的。通过自洽求解二维泊松方程和薛定谔方程发现栅-漏间隙中的强场峰在其两侧产生巨大能带畸变,使部分二维电子气不能通过强场峰而形成局域电子气。运用这一局域电子气新概念解释了目前实验中观察到的各类陷阱实验,说明目前陷阱研究把高密度局域电子气误认为"陷阱"而引入的各种误解。提出了从局域电子气研究来解决GaN HFET电流崩塌和可靠性难题的新途径。     

薄SiO2层击穿特性与临界陷阱密度

薄栅氧化层的退化、击穿与氧化层中和界面陷阱的产生相关.本文研究了在恒电流TDDB(Time-Dependent Dielectric Breakdown) 应力条件下8.9nm薄氧化层的电学特性退化、击穿情况.研究表明,电子在穿越SiO₂晶格时与晶格相互作用产生陷阱,当陷阱密度达到某一临界密度N_bd时,氧化层就击穿.N_bd可以用来表征氧化层的质量,与测试电流密度无关.击穿电量Q_bd随测试电流密度增大而减小可用陷阱产生速率的增长解释.临界陷阱密度N_bd随测试MOS电容面积增大而减小,这与统计理论相符.统计分析表明,对于所研究的薄氧化层,可看作由面积为2.56×10^-14cm²的"元胞"构成,当个别"元胞"中陷阱数目达到13个时,电子可通过陷阱直接隧穿,"元胞"内电流突然增大,产生大量焦耳热,形成欧姆通道,氧化层击穿.     

MOS结构的软X射线辐射损伤

本文报道了MOS结构受软X射线辐照的辐射损伤的研究结果.指出,软X射线辐照将引起了 SiO_2层中正电荷及SiO_2-Si界面界面态密度的增加,而且在SiO_2体内形成电子陷阱和中性陷阱.文中还报道了辐射损伤的退火结果.