Кандидат технических наук, генеральный директор.
220108, Минск, ул. Казинца, 121 А.
тел. +375-17-212-37-41
Vitaly A. Saladukha - PhD, General Manager of JSC “Integral” - “Integral” Holding Managing Company.
220108, Minsk, Kazintsa str., 121 A.
tel. +375-17-212-37-41
Пилипенко Владимир Александрович - доктор технических наук, профессор, член-корреспонденет НАН Беларуси, заместитель директора по научному развитию ГЦ «Белмикроанализ» филиала НТЦ «Белмикросистемы» ОАО «Интеграл» -управляющая компания холдинга «Интеграл».
220108, Минск, ул. Казинца, 121 А.
тел. +375-17-212-37-41
Vladimir A. Pilipenko - D.Sci., Professor, Corresponding Member of the NAS of Belarus, Deputy Director for Science Research of the State Centre “Belmicroanalysis” Affiliate RDC “Belmicrosystems” of JSC “Integral” -“Integral” Holding Managing Company.
220108, Minsk, Kazintsa str., 121 A.
tel. +375-17-212-37-41
Ведущий инженер ГЦ «Белмикроанализ» филиала НТЦ «Белмикросистемы» ОАО «Интеграл» - управляющая компания холдинга «Интеграл».
220108, Минск, ул. Казинца, 121 А.
тел. +375-17-212-37-41
Valentina A. Gorushko - Leading Engineer of the State Centre “Belmicroanalysis” Affiliate RDC “Belmicrosystems” of JSC “Integral” - “Integral” Holding Managing Company.
220108, Minsk, Kazintsa str., 121 A.
tel. +375-17-212-37-41
Работа посвящена исследованию влияния быстрой термической обработки подзатворного диэлектрика при температуре ~1100 °С на электрические параметры программируемого временного устройства с коррекцией 512ПС8. В качестве анализируемых параметров данной микросхемы были выбраны пробивное напряжение, ток утечки затвора, величина заряда пробоя подзатворного диэлектрика, а также проведены его термополевые испытания. Пробивное напряжение р-канального тестового транзистора измерялось путем подачи линейной развертки напряжения от 0 до —100 В с шагом -0,5 В при заземленных стоке и истоке. Ток утечки затвора Iз ут определялся при напряжении затвора -20 В. Для оценки зарядовых свойств подзатворного диэлектрика приборов проводились термополевые испытания. Для оценки качества и надежности подзатворного диэлектрика проводился контроль заряда пробоя (Qbd). Показано, что быстрая термическая обработка подзатворного диэлектрика при температуре ~1100оС в течение 7 с при наличии его на нерабочей стороне обеспечивает величину заряда пробоя 2,040 Кл/см2, а при его отсутствии - 2,230 Кл/см2, в то время как при стандартном процессе создания данной микросхемы эта величина составляет 1,230 Кл/см2. Это означает, что наиболее эффективное влияние на повышение качества и надежности подзатворного диэлектрика оказывает его быстрая термообработка при отсутствии двуокиси кремния на нерабочей стороне пластины. Проведение такой обработки позволяет, по сравнению со стандартным процессом их изготовления, уменьшить ток утечки затвора в 5,29 раза, зарядовые состояния в 3,50 раза и повысить надежность в 1,07 раза р-канального транзистора, а для n-канального транзистора данные величины составляют 10,67, 3,50 и 1,81 раза соответственно. Установлено, что повышение надежности КМОП микросхем временных устройств при быстрой термообработке подзатворного диэлектрика обусловлено увеличением его заряда пробоя за счет формирования более совершенной микроструктуры диэлектрика, приводящей к перестройке зарядовых состояний как в его объеме, так и на границе с кремнием.
The paper is dedicated to influence of the rapid thermal treatment of the gate dielectric at a temperature of ~1100 °С on the electrical parameters of the programmable time device with a correction of 512PS8. As the analyzed parameters of the given integrated circuit, the authors have selected breakdown voltage, gate leakage current, charge value of the gate dielectric breakdown with its thermal field tests performed. The breakdown voltage of the p-channel of the test transistor was measured by applying the linear voltage sweep from 0 to -100 V with the step of -0,5 V with the grounded drain and source. The leakage current of the gate Ig leak was determined at the gate voltage of -20 V. For evaluation of the charge properties of the gate dielectric of devices the, the thermal field tests were performed. The quality and reliability of the gate dielectric the authors the breakdown charge control was carried out (Qbd). It is shown that the rapid thermal treatment of the gate dielectric at a temperature of ~1100 °С during 7 s with its presence on the non-working side ensures the breakdown charge value of 2,040 C/cm2, and with its absence - 2,230 C/cm2, while during the standard process of creating the given integrated circuit this value constitutes 1,230 C/cm2. This means that the most efficient influence on the improvement of quality and reliability of the gate dielectric is ensured by its rapid thermal treatment when missing the silicon dioxide on the non-working side of the wafer. As compared with the standard process of their fabrication, carrying out such treatment allows 5,29 times reduction of the gate leakage current, 3,50 times reduction of the charge states and 1,07 times enhancement of the reliability of the p-channel transistor, and for the n-channel transistor the given values constitute 10,67, 3,50 and 1,81 times, respectively. It is established that the reliability improvement for the CMOS integrated circuits of time devices during the rapid thermal treatment of the gate dielectric is determined by a step-up of its breakdown charge owing to the more perfect microstructure of dielectric, resulting in the rebuild of the charge states both in the bulk and on the boundary with silicon.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.