电离辐照和隧道注入实验引起氧化层电荷以及界面态的产生

本文将讨论MOS电容中辐照及高电场隧道注入的实验结果。与辐照剂量有关的禁带中央电压的漂移仅仅是由空穴俘获引起。在隧道注入的情况下,由碰撞离子化引起的电子-空穴对的产生需要很大的电子密度和强电场。因此,所建立的电荷产生模型考虑到了中性氧化层中的空穴俘获,其次考虑了在带正电的状态中的电子俘获以及被俘获的电子的排空。利用这种模型,只要精确地知道了碰撞离化系数α,就能够对MOS器件的抗核辐照强度进行预测。假如不是这种情况,则需利用电离辐照和隧道注入的混合技术来确定与电场强度F相关的碰撞电离系数α=α_0 exp(-Hα/F)。利用实验结果与该模型相拟合的方法,就可分别导出电子俘获截面σn和排空截面βn,得到σn依赖于F~(-3)和βn依赖于exp(-Hβ/F)的关系。发现工艺参数的变化对其影响是很小的。提出的这个模型是通过一系列的辐照和注入实验验证的。氧化层电荷的产生伴随界面态密度分布的增加,在两种实验中,它的峰值是在禁带中央之上约0.15eV处。结果表明,界面态的产生与俘获的空穴数成正比。注入实验得到了如下的界面态类型,受主型界面态在禁带中央之上,施主型界面态在禁带中央之下。这进一步证实了禁带中央电压的变化是判断氧化层电荷变化的分类点,因为在禁带中央,界面态变成中性的了。