Введение
1 Кремниевые туннельные МОП структуры: понятие, общие сведения, история изучения 13
1.1 Об определении и свойствах туннельных МОП структур 14
1.2 Краткий исторический обзор 19
1.3 Роль туннельной МОП структуры в современной полупроводниковой электронике 25
Выводы к Главе 1 30
2 Электрические характеристики приборов на основе туннельной МОП структуры 31
2.1 Сведения о технологии изготовления образцов 32
2.2 Некоторые технические детали измерений 33
2.3 Туннельные МОП диоды 34
2.3.1 Случай умеренного легирования подложки 35
2.3.2 Случай сильного легирования 40
2.4 Транзисторы с туннельным МОП эмиттером 44
2.4.1 Входные и выходные характеристики. Режим оже-транзистора . 45
2.4.2 Утечки, неодномерные эффекты, воспроизводимость 50
2.4.3 Замечание о дуальности полевого и биполярного МОП транзисторов 53
2.5 Тиристоры 54
2.6 Сравнение с данными других авторов 56
2.7 Структуры с МДП эмиттерами, отличными от системы Al/Si02/Si . 58
Выводы к Главе 2 62
3 Моделирование электрических характеристик туннельных МОП структур в одномерном приближении 63
3.1 Основные физические вопросы 64
3.1.1 Туннелирование через слой диэлектрика 67
3.1.2 Туннелирование в полупроводнике 72
3.1.3 Эффект квантования в обогащенном слое 75
3.1.4 Эффект квантования в инверсионном слое 80
3.1.5 Энергетическая релаксация инжектируемых электронов 84
3.1.6 Баланс неосновных носителей при обратном смещении 89
3.2 Выбор параметров 91
3.3 Вольтамперные характеристики туннельных МОП диодов 94
3.4 Характеристики некоторых трехэлектродных МОП структур 97
3.4.1 Транзистор с туннельным эмиттером Al/Si02/nSi 97
3.4.2 Структуры с затвором из А1 и polySi в условиях равновесия 100
3.5 Эффекты, связанные с туннелированием в полупроводнике 102
3.5.1 Двойное (тройное) туннелирование в МОП структуре 102
3.5.2 Туннелирование зона-зона в кремнии 105
3.5.3 Резонансный транспорт 108
Выводы к Главе 3 112
Электролюминесценция кремниевых туннельных МОП структур 113
4.1 Общее описание эффекта люминесценции 115
4.2 Техника записи спектров электролюминесценции 125
4.2.1 Экспериментальная установка 125
4.2.2 Математическая обработка результатов измерений 127
4.3 Экспериментальные спектры электролюминесценции 131
4.3.1 Структуры Al/Si02/pSi, Al/Si02/nSi/p+Si, Al/Si02/pSi/ p+Si... 131
4.3.2 Структуры Al/Si02/nSi 134
4.3.3 Наблюдение прямых излучательных переходов 136
АЛ Данные измерений интенсивности на фиксированной длине волны 138
4.5 Моделирование спектров люминесценции методом Монте Карло 143
Выводы к Главе 4 145
Деградация и пробой диэлектрика в туннельной МОП структуре 146
5.1 Стойкость окисла к туннельному переносу заряда 147
5.2 Наблюдение деградации электрических характеристик приборов 150
5.3 Снижение инжекционной способности МОП эмиттера 154
5.4 Влияние деградации на оптические характеристики 156
5.4.1 Изменение интенсивности свечения 156
5.4.2 Изменения формы спектров люминесце.нции 159
5.5 Поведение туннельной МОП структуры после мягкого пробоя 162
5.5.1 Эффективное сопротивление и локализация пробитой области . 163
5.5.2 Усиление и бистабильность МОП структуры после пробоя 168
5.5.3 Искажение характеристик люминесценции 170
Выводы к Главе 5 173
Транзистор с туннельным МОП эмиттером как исследовательский инструмент 174
6.1 Уточнение параметров туннелирования через Si02 175
6.1.1 Толщина туннельного барьера 175
6.1.2 Эффективная масса дырки в тонком слое Si02 178
6.2 Измерение параметров релаксации горячих электронов в Si 185
6.2.1 Квантовый выход оже-ионизации в кремнии 186
6.2.2 Темпы генерации фотонов в кремнии 192
6.3 Исследования ресурса туннельно-тонких пленок окисла 195
Выводы к Главе 6 196
Заключение 198
Список работ, включенных в диссертацию 201
Библиография 210
