Накопление и релаксация зарядов в приборных структурах Al/Si3N4/SiO2/n-Si в активном режиме

Abstract

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 ΔUfb 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.