ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ДЛИНЫ КАНАЛА НА СДВИГ ПОРОГОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ПЛОТНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ
Authors: МУСТАФАЕВ Г.А. , ХАСАНОВ А.И. , ДАУДОВ З.А. 
Published: December 2024

Проведено исследование механизмов деградации обоих типов р-канальных МДП полевых транзисторов. Область поверхностного канала формировали имплантацией ионов мышьяка в кремниевую подложку, для создания скрытого слоя в области канала имплантировали ионы бора; в обоих случаях использовались структуры с одним истоком и одним стоком, изготавливаемые с помощью имплантации ионов BF2+. Определены три причины, обусловливающие меньшую деградацию приборов с поверхностным каналом. Первая из них - меньший ток, инжектируемый в затворный оксид, хотя максимальный ток подложки при этом больше, чем для приборов со скрытым каналом. Более высокий ток подложки свидетельствует о большей степени ударной ионизации для приборов с поверхностным каналом. Однако, как показали результаты двумерных расчетов распределения горизонтального электрического поля, при этом поле в затворном оксиде у края области стока ниже, вследствие чего и меньше инжектируемый в затвор ток. Второй причиной является меньшая чувствительность вольтамперных характеристик к воздействию одной и той же концентрации электронов, обусловленная меньшим изменением потенциала вблизи края области стока после захвата электронов в приборах с поверхностным каналом. Третья причина большей устойчивости приборов с поверхностным каналом к инжекции горячих носителей связана с возникновением нового режима инжекции, в результате чего захваченные электроны компенсируются дырками. Исследования показали, что приборы с поверхностным каналом имеют преимущества не только с точки зрения коротко-канального эффекта, но и с точки зрения устойчивости к деградации, вызванной инжекцией горячих носителей и снижением токов утечек.

A study of the mechanisms of degradation of both types of p-channel MIS field-effect transistors has been carried out. The area of the surface channel was formed by implantation of arsenic ions into a silicon substrate; to create a hidden layer in the area of the channel, boron ions were implanted; in both cases, we used structures with one source and one drain, fabricated by implantation of BF2+ ions. Three reasons are identified that determine the lesser degradation of devices with a surface channel. The first of them is a lower current injected into the gate oxide, although the maximum substrate current is higher than for devices with a buried channel. A higher substrate current indicates a greater degree of impact ionization for devices with a surface channel. However, as shown by the results of two-dimensional calculations of the distribution of the horizontal electric field, the field in the gate oxide at the edge of the drain region is lower, as a result of which the current injected into the gate is lower. The second reason is the lower sensitivity of the current-voltage characteristics to the action of the same electron concentration, due to a smaller change in the potential near the edge of the drain region after electron capture in devices with a surface channel. The third reason for the greater stability of devices with a surface channel to injection of hot carriers is associated with the emergence of a new injection regime, as a result of which the trapped electrons are compensated for by holes. Research has shown that surface-channel devices 11 Bulletin of the Academy of Sciences of Chechen Republic, No. 4 (55), 2021 have advantages not only in terms of short-channel effect, but also in terms of resistance to degradation caused by injection of hot media and reduced leakage currents.

МДП карахь лелочу транзисторийн юьхьанцара р-типашна шинне а деградаци хиларан механизмашна талламаш бина. ТIехулара канал долчу приборашна деградаци хиларан кхоъ бахьана билгалдаьккхина. Царах хьалхарниг - дIакъовларан оксидна чуйогIу кIезиг ток. Мелла а лакхара ток хиларо тоьшалла до тIехуларчу канална лаккхарчу тIегIанехь понизацин тохар хиларна. Амма, церан жамIаша ма-гайттара, пурхаллера электрически болх барехь цуьнан йистехь лахара хуьлу, цуьнан тIаьхьало ю дIакъовларе йогIу то кIезиг хилар. ШолгIа бахьана ду вольтамперни характеристикаш мелла а лахара хаадаларш хилар а, электронаш тIегулйаларан тIеIаткъам цара бар а. КхоалгIа бахьана ду тIехулара канал долу прибораш лаккхара дуьхьало ялуш хилар инжекцин керлачу ражана, тIаккха юкъаозийна электронаш юхаметтахIиттало яьссачу меттигашца. Талламаша гайтира тIехулара канал долу прибораш доца-каналийн жигараллел лакхара хилар, цара деградаци хиларна дуьхьало а йо.