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線照射による電子-正孔対発生量評価およびMNOS構造の電荷捕獲現象の解析大西 一功*; 高橋 芳浩*; 小松 茂*; 吉川 正人
JAERI-Research 95-090, 40 Pages, 1996/01
JAERI-Research-95-090.pdf:1.41MB
シリコン窒化膜中で放射線照射により発生する電子-正孔対の発生数を評価する目的で照射中の絶縁膜電流測定システムの構築を行い、その測定結果を検討した。大気中での線照射下での電流を測定した結果、観測電流の大部分は被測定素子近傍の大気の電離に起因することがわかり、照射雰囲気を減圧下にする必要のあることがわかった。真空中においてX線照射による誘起電流を測定した結果、シリコン窒化膜中での電荷発生量の評価が可能となり、その値はシリコン酸化膜中での発生量のほぼ20%であることがわかった。この結果を用いてシリコン酸化膜・窒化膜を絶縁膜としたMIS構造(MNOS構造)の絶縁膜中の電荷発生、捕獲に対するモデルを提案し、線照射によるミッドギャップ電圧の変化について評価し、照射中の電荷捕獲機構について検討を行った。
箱守 厚志*; 斎藤 一成*; 高橋 芳浩*; 吉川 正人; 大西 一功*
平成7年度日本大学理工学部学術講演会論文集, 0, p.153 - 154, 1995/00
これまでに、Si基板上の酸化膜厚をエッチングにより同一基板内で連続的に変化させ、各膜厚に対するMOS構造のミッドギャップ電圧より酸化膜中の電荷分布を評価する方法を提案してきた。今回、本方法を用いてシリコン窒化膜-シリコン酸化膜の2層絶縁膜構造を有するMNOS構造の絶縁膜中電荷分布を評価した。この結果、窒化膜を有する多層絶縁膜構造においても、本方法により電荷分布評価が可能であり、シリコン界面付近の酸化膜中および酸化膜-窒化膜界面付近に捕獲電荷が局在していることがわかった。また、酸化膜-窒化膜界面付近の捕獲正電荷量は窒化膜製膜後の熱処理により減少することが確認された。また、線照射による電荷分布の変化を評価した結果、シリコン界面付近では照射により捕獲正電荷量が増加し、一方、酸化膜-窒化膜界面付近の捕獲正電荷量は減少することがわかった。
斉藤 一成*; 高橋 芳浩*; 吉川 正人; 大西 一功*
平成5年度 (第37回)日本大学理工学部学術講演会講演論文集; 材料・物性, p.133 - 134, 1993/00
不揮発性記憶素子や高密度集積回路で注目されているMONOS構造のPOA(酸化膜成長後のアニール)処理とPNA(窒化膜堆積後のアニール)処理による、電気的特性と放射線照射効果に及ぼす影響について検討した。その結果、放射線照射前のMONOS構造はMOS,MNOS構造とは異なり、POA処理により固定正電荷密度、界面準位密度は減少せず、高温PNA処理を施したMNOS構造と同様な特性を示すことがわかった。また、MONOS構造のC-V特性における遷移領域には顕著な周波数分散がみられること、放射線照射によりミッドギャップ電圧はMNOS構造とは異なり負方向にシフトすることが確認され、これらの現象は窒化膜堆積後の高温熱処理に起因することがわかった。
線照射時におけるMNOS構造の電荷捕獲機構須藤 仁介*; 鈴木 康晴*; 高橋 芳浩*; 吉川 正人; 大西 一功*
平成5年度 (第37回)日本大学理工学部学術講演会講演論文集; 材料・物性, p.131 - 132, 1993/00
MNOS構造は照射により発生した電荷をSi-酸化膜界面より離れた位置で捕獲することにより、界面準位密度及び固定正電荷密度の増加抑制が期待される。しかし、その電荷捕獲機構の評価は不十分である。本研究は電荷捕獲機構の評価を目的とし、線照射前後におけるミッドギャップ電圧をトラップモデルを仮定することにより解析した。また、照射中のゲートバイアスは種々変化させて実験を行った。Si-酸化膜界面に正孔トラップが、酸化膜-窒化膜界面には正孔および電子トラップが局在すると仮定したモデルにより実験結果をよく説明できることがわかり、本モデルの有効性を確認した。結果より、照射中の印加電圧依存性は、照射により絶縁膜中で発生する電荷量の電界依存性、および発生電荷のドリフト方向により説明でき、また酸化膜-窒化膜界面に捕獲された電荷は酸化膜電界の緩和を引き起こすことがわかった。