ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структуры металл-диэлектрик-полупроводник из "Новые материалы " В настоящее время сложилось следующее распределение изделий микроэлектроники по секторам рынка микропроцессоры и микроконтроллеры - 38% схемы памяти - 28 % логические ИС - 15% аналоговые ИС - 13% дискретные и оптические -7%. При этом наблюдается тенденция увеличения доли схем памяти в общем объеме. Рост мирового рынка изделий микроэлектроники, по данным Future Horizons, по отдельным его секторам показан на рис. 2.6. [c.115] Большинство процессов, определяющих развитие микроэлектроники, носят экспоненциальный характер, что и предопределило бурный рост производства полупроводниковых приборов и интегральных схем. Закон Мура, наблюдающийся более чем три десятилетия, по прогнозам будет действовать по крайней мере еще одно десятилетие [35]. [c.115] Развитие микроэлектроники сопровождалось ростом степени интеграции при одновременном уменьшении минимального размера элементов интегральных схем. В последние 30 лет минимальный размер элементов ИС уменьшался со средней скоростью 13 % в год. Данный процесс останется неизменным и в следующем десятилетии. Быстрый рост степени интеграции, наблюдавшийся до 80-х годов, заметно снизился в последние годы. Достигнутая степень интеграции превысила транзисторов. На рис. 2.7 представлены данные по достигнутым и прогнозируемым [35] величинам минимальных размеров элементов min и степени интеграции п в зависимости от года выпуска. [c.115] Основными особенностями развития микроэлектроники во второй половине двадцатого века можно считать резкое снижение себестоимости (применительно к элементу обработки единицы информации) при беспрецедентном снижении энергопотребления, с одновременным улучшением характеристических параметров. [c.115] Гигантский рост производства изделий микроэлеьстроники основывался во многом на з еличении диаметра полупроводниковых пластин, что само по себе представляло чрезвычайно сложную материаловедческую задачу, требующую решения большого комплекса научно-технических задач на каждом этапе увеличения диаметра. В настоящее время широко применяемый диаметр кристаллографически совершенных монокристаллов кремния, обладающих высокой чистотой и однородностью (менее одного атома примеси на 10 атомов кремния), применяемых в производстве, составляет 200 мм. В ближайшее время планируется, а на отдельных предприятиях уже и осуществляется, переход на еще большие диаметры 300 и 450 мм. [c.116] Основными результатами, достигнутыми кремниевой технологией на рубеже веков, можно считать степень интеграции для схем памяти Ю бит и для микропроцессоров 2,1 10 транзисторов в кристалле минимальные топологические размеры для схем памяти 0,18 мкм, микропроцессоров 0,13 мкм тактовая частота 1,3 ГГц площадь кристалла 400 мм для схем памяти и 340 мм для микропроцессоров [36]. [c.116] Далее основное внимание при рассмотрении проблем повышения качества материалов, структур и технологических процессов МДП-БИС будет отведено физическим процессам и явлениям, протекающим в сильных электрических полях, в том числе и при инжекции носителей, а также будут систематизированы основные данные о сильнополевой туннельной инжекции в МДП-структурах, о процессах зарядовой нестабильности, о дефектности и механизмах накопления зарядов в диэлектрических слоях МДП-структур, применительно к инжекционным методам модификации, исследования и контроля, что позволило бы более объективно показать их возможности, особенности применения и интерпретации получаемых результатов. [c.117] Это выражение получено в предположении параболической зависимости энергии электрона от волнового вектора и не учитывает зависимость эффективной массы электрона от энергии под потенциальным барьером в запрещенной зоне двуокиси кремния тепловое размытие распределения электронов по энергии в металлическом или полупроводниковом электродах снижение высоты потенциального барьера за счет влияния сил зеркального изображения. Учет этих факторов существенно усложняет аналитическое описание зависимости плотности туннельного тока от напряженности электрического поля на инжектирующей границе раздела, не приводя, однако, к значительным изменениям общего вида зависимости. Поэтому в большинстве практических случаев используется зависимость (2.1). [c.118] Особое место в исследовании дефектности и зарядовой нестабильности МДП-структур принадлежит методам, использующим инжекцию носителей в диэлектрик, в силу их чувствительности именно к электрически активным дефектам. Данные методы обладают высокой достоверностью, экспрессностью и могут быть применены в автоматизированных системах операционного технологического контроля в производстве МДП-БИС. [c.120] Трудоемкости, возможность реализации в автоматизированных системах операционного контроля. [c.121] Рассмотрим получение основных параметров МДП-структур, определяемых зависимостью туннельного тока от напряжения. [c.121] Аналогичный метод расчета толщины диэлектрика по значениям тока и напряжения одной точки ВАХ был предложен Р.Каллигаро. [c.121] Метод контроля дефектности зарядовой стабильности по заряду, инжектированному в диэлектрик до пробоя, позволяет выявлять МДП-структуры с локальными неоднородностями, обусловленными повышенной зарядовой нестабильностью. Данные дефекты могут определяться как локальным повышением плотности тока в области дефекта, так и аномальными характеристиками накопления зарядов в диэлектрике сечениями захвата носителей концентрацией электронных и дырочных ловушек. Однако этот метод контроля заряда не позволяет оценивать характеристики структур, имеющих дефекты изоляции, оказывающие существенное влияние на ВАХ МДП-структур. Такие структуры будут иметь минимально фиксируемый заряд, инжектированный до пробоя, независимо от параметров дефектов изоляции. [c.124] Различная направленность методов контроля диэлектрических слоев приводила к тому, что значительная доля структур с дефектами, ухудшающими изолирующие свойства, и с локальной повышенной нестабильностью зарядов диэлектрика выпадала из рассмотрения. Было затруднено сопоставление, а следовательно, и интерпретация результатов контроля, полученных различными методами. Причем в большинстве случаев параметры дефектности изоляции и зарядовой стабильности не могли быть определены на одной и той же структуре. [c.124] Данные трудности могут быть сняты, если исследовать явления дефектности изоляции и зарядовой стабильности с использованием одного метода, позволяющего оценивать как характеристики дефектов, ухудшающие изолирующие свойства, так и процессы зарядовой нестабильности и комплексно характеризовать МДП-структуру. [c.124] Временные диаграммы токов и напряжений в предлагаемом методе приведены на рис. 2.8 ( - емкостной ток /- у - ток инжекции). Первоначально МДП-структуру заряжают импульсом постоянного тока, переводя ее в состояние аккумуляции или глубокой инверсии (см. рис. 2.8, участок /). Затем полярность токового импульса изменяют на противоположную и структура начинает перезаряжаться (см. рис. 2.8, участок 2). На этом участке из временной зависимости напряжения на структуре Vj t) можно получить зависимость емкости от напряжения, которая будет являться низкочастотной вольт-фарадной характеристикой. [c.125] Использование (2.2) позволяет получить зависимость поверхностного потенциала от напряжения на структуре без применения интегрирования, необходимого для метода низкочастотных ВФХ. Из зависимости напряжения на структуре от времени может быть также определена дифференциальная плотность поверхностных состояний. [c.125] Вернуться к основной статье