Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 11 » Статья стр. 2221
<<<>>>
Накопление и релаксация зарядов в приборных структурах Al/Si3N4/SiO2/n-Si в активном режиме
Министерство образования Республики Беларусь, ГПНИ "Материаловедение, новые материалы и технологии", задание 1.8.2
Министерство образования Республики Беларусь, ГПНИ "Фотоника и электроника для инноваций", задание 3.11.3
Горбачук Н.И. 1, Ермакова Е.А.1, Поклонский Н.А. 1, Шпаковский С.В.2
1Белорусский государственный университет, Минск, Республика Беларусь
2ОАО "ИНТЕГРАЛ" -- управляющая компания холдинга "ИНТЕГРАЛ", Минск, Беларусь
Email: gorbachuk@bsu.by, ermakova.7003@gmail.com, poklonski@bsu.by, sshpakovskiy@integral.by
Поступила в редакцию: 14 июля 2025 г.
В окончательной редакции: 17 августа 2025 г.
Принята к печати: 1 сентября 2025 г.
Выставление онлайн: 21 октября 2025 г.
PDF версия
Исследованы две МДП-структуры (Al/Si3N4/n-Si и Al/Si3N4/SiO2/n-Si), сформированные на подложках кристаллического кремния n-типа электрической проводимости, выращенного методом Чохральского. Кристаллографическая ориентация подложки - (100), удельное сопротивление - 4.5 Ω·cm. Слой нитрида кремния (Si3N4) сформирован методом химического осаждения из газовой фазы, содержащей смесь аммиака и моносилана, при пониженном давлении (LPCVD-метод). Слой диоксида кремния (SiO2) получали термическим окислением кремния в сухом кислороде. Толщина Si3N4 - 70 nm, толщина SiO2 - 5 nm. Зарегистрированы вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики, исследована термостимулированная релаксация накопленного в Si3N4 заряда. Установлено, что структуры Al/Si3N4/n-Si при подаче на них постоянного электрического напряжения могут накапливать как положительный, так и отрицательный заряд, а структуры Al/Si3N4/SiO2/n-Si - только отрицательный. Показано, что наличие слоя SiO2 привело к повышению температурной стабильности накопленного в Si3N4 заряда за счет дополнительного энергетического барьера для электронов в структурах Al/Si3N4/SiO2/n-Si. Установлено, что в интервале температур 300-500 K величина сдвига Δ Ufb напряжения плоских зон, вызванного релаксацией заряда, накопленного в слое Si3N4, не превышала 20 %. Ключевые слова: металл/диэлектрик/полупроводник-структуры, МДОП-структуры, электрический заряд, вольт-фарадные характеристики, энергонезависимая память.
  1. S.M. Sze, M.K. Lee. Semiconductor Devices: Physics and Technology (Wiley, NY., 2012)
  2. K.K. Ng. Complete Guide to Semiconductor Devices (Wiley, NY., 2002), DOI: 10.1002/9781118014769
  3. A.K. Sharma. Semiconductor Memories: Technology, Testing, and Reliability (Wiley, Hoboken, 1997)
  4. W.D. Brown, J.E. Brewer (editors). Nonvolatile Semiconductor Memory Technology: A Comprehensive Guide to Understanding and Using NVSM Devices (IEEE Press, NY., 1998)
  5. J.E. Brewer, M. Gill (editors). Nonvolatile Memory Technologies with Emphasis on Flash: A Comprehensive Guide to Understanding and Using NVM Devices (Wiley, Hoboken, 2008)
  6. M.A. Khaliq, Q.A. Shams, W.D. Brown, H.A. Naseem. Solid-State Electron., 31 (8), 1229 (1988). DOI: 10.1016/0038-1101(88)90419-4
  7. K. Ramkumar, V. Prabhakar, A. Keshavarzi, I. Kouznetsov, S. Geha. MRS Adv., 2 (4), 209 (2017). DOI: 10.1557/adv.2017.144
  8. M.H. White, Y. Yang, A. Purwar, M.L. French. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology: Part A, 20 (2), 190 (1997). DOI: 10.1109/95.588573
  9. M.L. French, C.-Y. Chen, H. Sathianathan, M.H. White. IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology: Part A, 17 (3), 390 (1994). DOI: 10.1109/95.311748
  10. D. Adams, P. Farrell, M. Jacunski, D. Williams, J. Jakubczak, M. Knoll, J. Murray. Proc. of Fifth Biennial Nonvolatile Memory Technology Review, (IEEE, 1993), p. 96-99. DOI: 10.1109/NVMT.1993.696961
  11. P. Gentil. In: Instabilities in Silicon Devices. Vol. 3: New Insulators, Devices and Radiation Effects, ed. by B. Gerard, A. Vapaille (North-Holland, Amsterdam, 1999), ch. 5, p. 341-404
  12. К.А. Насыров, В.А. Гриценко. УФН, 183 (10), 1009 (2013). DOI: 10.3367/UFNr.0183.201310h.1099 [K.A. Nasyrov, V.A. Gritsenko. Phys.-Uspekhi, 56 (9), 999 (2013). DOI: 10.3367/UFNe.0183.201310h.1099]
  13. В.А. Гриценко. УФН, 178 (7), 727 (2008). DOI: 10.3367/UFNr.0178.200807c.0727 [V.A. Gritsenko. Phys.-Uspekhi, 51 (7), 699 (2008). DOI: 10.1070/PU2008v051n07ABEH006592]
  14. В.А. Гриценко. УФН, 182 (5), 531 (2012). DOI: 10.3367/UFNr.0182.201205d.0531 [V.A. Gritsenko. Phys.-Uspekhi, 55 (5), 498 (2012). DOI: 10.3367/UFNe.0182.201205d.0531]
  15. D.B. Strukov, G.S. Snider, D.R. Stewart, R.S. Williams. Nature, 453 (7191), 80 (2008). DOI: 10.1038/nature06932
  16. Y.-H. Liu, T.-C. Zhan, T. Wang, W.-J. Tsai, T.-C. Lu, K.-C. Chen, C.-Y. Lu. IEEE Trans. Electron Devices, 66 (12), 5155 (2019). DOI: 10.1109/ted.2019.2949251
  17. A.A. Gismatulin, V.A. Gritsenko, T.-J. Yen, A. Chin. Appl. Phys. Lett., 115 (25), 253502 (2019). DOI: 10.1063/1.5127039
  18. T.J. Yen, A. Chin, V. Gritsenko. Sci. Rep., 10, 2807 (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-59838-y
  19. K.A. Nasyrov, V.A. Gritsenko. J. Appl. Phys., 109 (9), 093705 (2011). DOI: 10.1063/1.3587452
  20. E. Barsoukov, J.R. Macdonald (editors). Impedance Spectroscopy: Theory Experiment, and Applications (Wiley, Hoboken, 2018), DOI: 10.1002/9781119381860
  21. E.H. Nicollian, A. Goetzberger. Bell Syst. Tech. J., 46 (6), 1055 (1967). DOI: 10.1002/j.1538-7305.1967.tb01727.x
  22. A.A. Gismatulin, G.N. Kamaev, V.N. Kruchinin, V.A. Gritsenko, O.M. Orlov, A. Chin. Sci. Rep., 11, 2417 (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-82159-7
  23. H. Xu, Z. Li, Z. Zhang, S. Liu, S. Shen, Y. Guo. Nanomaterials, 13 (8), 1352 (2023). DOI: 10.3390/nano13081352
  24. D. Mizginov, O. Telminov, S. Yanovich, D. Zhevnenko, F. Meshchaninov, E. Gornev. Crystals, 13 (2), 323 (2023). DOI: 10.3390/cryst13020323
  25. Ф.Ф. Комаров, И.А. Романов, Л.А. Власукова, И.Н. Пархоменко, А.А. Цивако, Н.С. Ковальчук. Докл. НАН Беларуси, 64 (4), 403 (2020). DOI: 10.29235/1561-8323-2020-64-4-403-410
  26. M.L. Green, E.P. Gusev, R. Degraeve, E.L. Garfunkel. J. Appl. Phys., 90 (5), 2057 (2001). DOI: 10.1063/1.1385803
  27. П.А. Форш, С.Ю. Стремоухов, А.С. Фролова, К.Ю. Хабарова, Н.Н. Колачевский. УФН, 194 (9), 905 (2024). DOI: 10.3367/UFNr.2024.06.039698 [P.A. Forsh, S.Yu. Stremoukhov, A.S. Frolova, K.Yu. Khabarova, N.N. Kolachevsky. Phys.-Uspekhi, 67 (9), 855 (2024). DOI: 10.3367/UFNe.2024.06.039698]
  28. В.Б. Бондаренко, С.Н. Давыдов, А.В. Филимонов. ФТП, 44 (1), 44 (2010). [V.B. Bondarenko, S.N. Davydov, A.V. Filimonov. Semiconductors, 44 (1), 41 (2010). DOI: 10.1134/S1063782610010069]
  29. Н.И. Горбачук, Н.А. Поклонский, Е.А. Ермакова, C.В. Шпаковский. Cб. ст. II Междунар. науч.-техн. конф. "Опто-, микро- и СВЧ-электроника --- 2022" (Беларуская навука, Минск, 2022), c. 4-11
  30. Н.И. Горбачук, Н.А. Поклонский, Е.А. Ермакова, С.В. Шпаковский. Тез. докл. XIV Междунар. конф. "КРЕМНИЙ-2022", (Перо, М., 2022), c. 135. DOI: 10.34077/SILICON2022-135

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme