Физико-топологическое моделирование характеристик субмикронных полевых транзисторов на арсениде галлия с учетом радиационных эффектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, доктор технических наук Оболенский, Сергей Владимирович

• Оболенский, Сергей Владимирович
• доктор технических наук
• 2002

Оглавление диссертации доктор технических наук Оболенский, Сергей Владимирович

Введение.

Глава 1. Исследование электрофизических характеристик эпитаксиапь-ных GaAs структур субмикронных полупроводниковых приборов при радиационном воздействии.

1.1. Дефектообразование и ионизация в полупроводниковых материалах и субмикронных полупроводниковых структурах.

1.1.1. Источники радиационного излучения.

1.1.2. Ионизация полупроводников при радиационном воздействии. Функция распределения электронов, ионизированных при радиационном воздействии.

1.1.3. Особенности метода численного моделирования движения первичных атомов в полупроводниковых структурах.

1.1.4. КРД в GaAs и Si при облучении быстрыми нейтронами.

1.1.5. Неоднородности распределения дефектов в кластере.

1.1.6. Неоднородности распределения СКРД при нейтронном облучении.

1.2. Процесс стабилизации КРД в GaAs.

1.2.1. Процесс формирования стабильного КРД.

1.2.2. Измерения размеров стабильных КРД в GaAs и Si.

1.2.3. Характеристики области пространственного заряда СКРД в GaAs.

1.3. Комплексное исследование изменения параметров GaAs полупроводниковых структур и приборов при облучении быстрыми час- 56 тицами и гамма-квантами.

1.3.1. Характеристики полупроводников при радиационном облучении (общие положения).

1.3.2. Исследуемые образцы.

1.3.3. Измерительная аппаратура.

1.3.4. Методики проведения измерений.

1.3.5. Определение электрофизических характеристик полупроводниковых структур субмикронных ПТШ.

1.3.6. Радиационные дефекты в полупроводниковых структурах субмикронных ПТШ.

1.3.7. Токовая спектроскопия глубоких уровней в структуре GaAs ПТШ.

1.3.8. Исследования характеристик протонированной GaAs структуры.

Выводы к Л главе.

Глава 2. Моделирование движения носителей заряда в субмикронных GaAs полупроводниковых структурах при протонном, гамма и нейтронном воздействии.

2.1. Использование метода Монте-Карло для анализа транспорта носителей заряда в GaAs субмикронных структурах при радиационном воздействии.

2.1.1. Алгоритм метода Монте-Карло.

2.1.2. Апробация модели электронного транспорта в необлу-ченном материале.

2.1.3. Учет радиационного воздействия.

2.2. Результаты моделирования транспорта носителей заряда в GaAs субмикронных структурах при радиационном воздействии.

2.2.1. Точечные дефекты.

2.2.2. Субкластеры радиационных дефектов.

2.2.3. Перенос электронов в субмикронных структурах при гамма-облучении.

2.3. Квазигидродинамическое приближение для моделирования процессов в субмикронных GaAs полупроводниковых приборах при ионизирующем и дефектообразующем действии радиации.

Выводы ко 2 главе.

Глава 3. Теоретические и экспериментальные исследования радиационных эффектов в GaAs субмикронных полевых транзисторах с затвором Шоттки.

3.1. Разработка и апробация квазигидродинамической модели для расчета статических и высокочастотных параметров субмикронных транзисторов.

3.1.1. Квазигидродинамическая модель субмикронного полевого транзистора с затвором Шоттки.

3.1.2. Апробация квазигидродинамической модели для расчета электронного транспорта в GaAs ПТШ при дефектообразующем радиационном воздействии.

3.2. Высокочастотные шумы квазибаллистических полевых транзисторов при нейтронном облучении.

3.2.1. Конструкция и характеристики квазибаллистического ПТШ.

3.2.2. Моделирование транспорта электронов в канале транзистора.

3.2.3. Анализ радиационной стойкости квазибаллистичбеского ПТШ.

3.3. Отрицательная дифференциальная проводимость и высокочастотная генерация в квазибаллистических полевых транзисторах при радиационном воздействии.

3.3.1. Отрицательная дифференциальная проводимость квазибаллистического ПТШ.

3.3.2. Исследование процессов генерации в баллистическом полевом транзисторе при радиационном воздействии.

Выводы к 3 главе.

Глава 4. Неравновесные процессы на границах раздела металл-полупроводник в субмикронных GaAs полевых транзисторах с затвором Шоттки.

4.1. Эффекты усиления мощности дозы и флюенса радиационного воздействия в субмикронных структурах полевых транзисторов.

4.1.1. Эффект усиления мощности дозы в случае облучения многослойных структур рентгеновским излучением.

4.1.2 Эффект усиления флюенса на границе раздела двух сред с различными сечениями взаимодействия с нейтронным излучением.

4.2. Образование наноразмерных включений в канале квазибаллистического полевого транзистора при радиационном облучении.

4.2.1. Образцы.

4.2.2. Моделирование эффекта усиления флюенса и неоднородности распределения КРД в канале транзистора.

4.2.3. Моделирование характеристик квазибаллистических транзисторов при нейтронном облучении.

4.2.4. Экспериментальные результаты изменения параметров длиннозатворных ПТШ после облучения.

4.2.5. Улучшение характеристик баллистического ПТШ с нм затвором при нейтронном облучении.

4.2.6. Формирование КО при облучении V-ПТШ нейтронами.

4.3. Нанометровая модификация канала квазибаллистического транзистора методом электродинамической локализации оптического излучения.

4.3.1. Описание электродинамического метода локализации оптического излучения.

4.3.2. Теоретические оценки.

4.3.3. Описание эксперимента.

4.3.4. Результаты эксперимента.

Выводы к 4 главе.

Глава 5. Влияние радиационных технологических процессов на радиационную стойкость GaAs субмикронных полевых транзисторов.

5.1. Влияние технологических процессов изготовления субмикронных полевых транзисторов на их отказы при радиационном воздействии.

5.1.1. Выгорание полевых транзисторов с затвором Шоттки (ПТШ).

5.1.2. Внезапные отказы.

5.1.3. Постепенная деградация параметров.

5.1.4. Пути повышения стабильности параметров субмикронных ПТШ.

5.2. Влияние ионно-лучевого геттерирования на радиационную стойкость субмикронных полевых транзисторов.

5.2.1. Сопоставление процессов геттерирования в Si и GaAs структурах.

5.2.2. Эффект дальнодействия при радиационных воздействиях на полупроводниковые структуры субмикронных GaAs ПТШ.

5.2.3. Идентичность процессов дальнодействующего геттерирования при ионном и лазерном облучении транзисторных структур.

5.2.4. Радиационная стойкость GaAs полевых транзисторов с затвором Шоттки после ионно-лучевого геттерирования.

Выводы к 5 главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физико-топологическое моделирование характеристик субмикронных полевых транзисторов на арсениде галлия с учетом радиационных эффектов»

Диссертация посвящена ФИЗИКО-ТОПОЛОГИЧЕСКОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ ХАРАКТЕРНО ТИК СУБМИКРОННЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ НА АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ С УЧЕТОМ РАДИАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ, позволяющему решить важнейшую народнохозяйственную задачу определения и обеспечения стойкости перспективной элементной базы сверхвысокочастотных устройств связи и систем управления объектов специального назначения (в том числе военной техники) при улучшении их технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

Актуальность проблемы. Развитие полупроводниковой электроники связано с уменьшением размеров активных областей активных элементов (диодов и транзисторов), которое на сегодняшний день достигло значений 0,1 мкм и менее. Принципиальное изменение физических процессов движения электронов в таких структурах позволило повысить предельные частоты, уменьшить необходимую для переключения энергию, а также снизить длину линий передачи данных в интегральных схемах (ИС).

В последние годы идет исследование взаимодействия различных видов фотонного и корпускулярного излучений с составными частями радиоэлектронной аппаратуры: интегральными схемами и дискретными полупроводниковыми приборами. С одной стороны, важность подобных исследований обусловлена проблемой радиационной стойкости военных и космических систем, а с другой стороны - развитием и все большим применением радиационных технологических процессов, использующихся для изготовления и во время испытаний полупроводниковых устройств. Применение математических моделей позволяет не только экономить время и средства, требуемые для разработки аппаратуры, но часто является единственно возможным средством, позволяющим понять и наглядно представить физические процессы, протекающие в субмикронных структурах полупроводниковых приборов при радиационном воздействии.

Воздействие радиационного излучения приводит к образованию дефектов и ионизации полупроводника. Радиационные дефекты условно можно разделить на точечные (вакансия и атом в междоузлии), комплексы дефектов (например, вакансия - атом примеси) и кластеры радиационных дефектов (КРД), т.е. скопления точечных дефектов и их комплексов, образующиеся при воздействии быстрых нейтронов, космических протонов и более тяжелых частиц. Тенденция уменьшения размеров активных областей субмикронных полупроводниковых приборов имеет физические ограничения, связанные: а) с неравномерностью распределения и конечным числом точечных заряженных центров (ионов примеси, дефектов и т.п.) в приборах; б) размером протяженных областей пространственного заряда (ОПЗ) (р-n переходов, барьеров Шоттки, КРД и т.п.), которые определяются уровнями легирования слоев полупроводника. Последнее наиболее существенно в перспективных приборах с длинами активных областей 0,1 мкм и менее.

В условиях радиационного воздействия уменьшение размеров структур приводит к принципиальным изменениям физики работы приборов, связанных с тем, что: 1) характерные пространственные масштабы изменения электрического поля сопоставимы с длинами релаксации энергии и импульса электронов и длиной свободного пробега электронов; 2) характерные размеры рабочих областей приборов сравнимы с расстоянием между КРД; 3) характерные размеры рабочих областей приборов сопоставимы с размерами КРД; 4) ионизирующее излучение разогревает электронный газ, который не успевает остывать за времена пролета рабочей области приборов; 5) при облучении нейтронами происходит перестройка протонированных изолирующих областей ИС, что сказывается на процессах протекания тока и фоточувствительности; 6) взаимодействие ионизирующих излучений (особенно лазерных) имеет особенности при взаимодействии с нанометровыми металлическими объектами; 7) радиационные технологические процессы (например, геттерирование) существенно изменяют электрофизические характеристики полупроводника, что заметным образом сказывается на процессах формирования радиационных дефектов в субмикронных приборах; 8) электроны, разогнанные до энергий 0,5. 1 эВ большими электрическими полями 100 кВ/см) в субмикронных приборах, могут проникать между субкластерами радиационных дефектов (СКРД) внутри КРД, что принципиально меняет подход к моделированию радиационной стойкости приборов.

Поглощение радиационного излучения в субмикронных структурах вблизи границ раздела материалов имеет свои особенности. Различия в атомных весах, плотности, сечениях взаимодействия с фотонами и быстрыми частицами порождают неравновесные процессы на границах раздела, приводящие как к усилению радиационного воздействия, так и к его ослаблению. Характерные длины проявления подобных эффектов сравнимы с размерами рабочих областей современных приборов 0,05.0,1 мкм), поэтому неоднородности в дефектообразовании и ионизации, разогреве электронного газа и возникновении квантово-размерных структур КРД приводят к качественному изменению процесса протекания тока в активных областях приборов. Несмотря на то, что длины рабочих областей современных приборов сравнимы с длиной бесстолк-новительного пролета электронов и, казалось бы, радиационные дефекты не должны влиять на функционирование приборов, при некоторых значениях на-пряженностей электрических полей это влияние вызывает улучшение характеристик субмикронных приборов.

Иная ситуация возникает на границах раздела полупроводника с металлическим объектом, имеющим нанометровые размеры. Несмотря на то, что процесс взаимодействия радиационного излучения с многослойными композициями носит случайный характер, в нанометровых областях, прилегающих к граням протяженных металлических объектов, кластеры радиационных дефектов за счет эффекта усиления флюенса будут расположены упорядочено, по крайней мере по двум из трех координат. Последнее приводит к существенному изменению транспорта электронов в таких областях. Необходимо учитывать не только процессы, протекающие вблизи двумерных объектов (границ раздела), но и принимать в расчет одномерные объекты: протяженные грани металлических контактов, цепочки КРД и т.д. Требуется модифицировать математические модели для адекватного описания процессов в субмикронных приборах, проведения оптимизации их конструкции (в том числе и по параметру радиационная стойкость) и обработки результатов экспериментов и испытаний.

Решению этих вопросов, а именно моделированию доминирующих радиационных эффектов в арсенидгаллиевых субмикронных и квазибаллистических полевых транзисторах с затвором Шоттки (ПТШ) при радиационном облучении, разработке расчетно-экспериментальных методов прогнозирования стойкости субмикронных полупроводниковых приборов, разработке методов повышения стойкости перспективной GaAs элементной базы с целью обеспечения заданных уровней - посвящены исследования, проводившиеся с 1990 по 2002 год, итогом которых и является данная диссертация.

Состояние исследований по проблеме. Для анализа движения носителей заряда в полупроводниковом материале и моделирования поглощения радиационного излучения в многослойных композициях разработан целый ряд математических моделей, в том числе, основанных на методе частиц (с использованием математической процедуры Монте-Карло). Но до сих пор при расчетах радиационной стойкости субмикронных полупроводниковых приборов использовались, в основном, упрощенные методы моделирования, основанные на замене исследуемого прибора эквивалентной схемой. Эта методика оправдана для приборов, имеющих микронные топологические нормы, и не позволяет учесть выше перечисленные физические эффекты, связанные с субмикронными размерами областей.

Для анализа процессов в субмикронных приборах требуется применение физико-топологического моделирования (сочетания квазигидродинамического приближения и метода частиц на основе процедуры Монте-Карло). Наиболее важным преимуществом в подобном сочетании методов является возможность комплексного анализа процессов ионизации, дефектообразования и электронного транспорта в многослойных нанометровых структурах. Благодаря использованию физико-топологических моделей полупроводниковых приборов, которые в том или ином приближении моделируют реальное движение электронов в активной области прибора, за счет изменения условий протекания электронов удается моделировать перечисленные выше процессы, получая реальную картину взаимодействия электронов с изменяющимися во времени на-нометровыми структурами КРД. Применительно к субмикронным приборам такая работа ранее не проводилась.

Отсутствие единого подхода к моделированию комплексного радиационного воздействия на субмикронные полупроводниковые приборы и отличие в экспериментальных данных по радиационной стойкости для отечественных и зарубежных субмикронных приборов обуславливает необходимость разработки законченной системы расчетно-экспериментальных методов моделирования. Двумерное и трехмерное нестационарное моделирование движения носителей заряда при воздействии квантов и быстрых частиц, а также расчет распределения тепла в полупроводниковых структурах позволяет в динамике изучать процессы перераспределения концентрации и энергии носителей заряда, электрического поля и обусловленных ими электрических токов. Последнее весьма важно при обработке результатов экспериментов, когда за измеренными зависимостями токов и напряжений от времени скрываются комплексные процессы взаимодействия электронного газа с кристаллической решеткой и радиационным излучением.

Предлагаемый для анализа действия радиации на приборы теоретический подход должен позволять: 1) проводить расчет пространственной структуры КРД и их распределения в пространстве как в однородном материале, так и в многослойных композициях; 2) моделировать бесстолкновительное движение электронов и прерывающие это движение процессы столкновений с радиационными дефектами, рассчитывать функции распределения электронов по энергии и заполнение энергетических долин; 3) использовать результаты аналитических расчетов и экспериментальные данные в качестве начальных и граничных условий; 4) проводить расчет статических и динамических параметров полупроводниковых приборов и радиотехнических схем в целом.

Экспериментальные исследования упомянутых выше процессов, требуют применения комплексного подхода к анализу параметров материала, многослойных структур и приборов. Желательно в рамках одного анализируемого объекта проводить комплекс измерений, позволяющих определить максимальное число параметров как материала, так и прибора. Ранее подобный подход не использовался ввиду других пространственных масштабов (характерных длин) протекаемых процессов. Относительно большие размеры исследуемых приборов позволяли обходиться несколькими объектами, удобными для тех или иных измерений.

Цель диссертации - разработка методов и средств расчетно-экспериментального моделирования физических процессов в субмикронных арсенидгалпиевых полупроводниковых приборах с учетом размерных и радиационных эффектов, что позволит решить важную народнохозяйственную задачу определения и обеспечения стойкости перспективной сверхвысокочастотной элементной базы устройств связи и систем управления объектов специального назначения (в том числе и военной техники) при улучшении технико-экономических показателей за счет существенного сокращения затрат на стадии разработки, испытаний и совершенствования их эксплуатационных характеристик.

Поставленная цель достигнута путем решения следующих теоретических и экспериментальных задач:

- проведение расчетов размеров и формы КРД, экспериментальные измерения характеристик радиационных дефектов (положения глубоких уровней), возникающих в структурах нанометровых рабочих областей квазибаллистических полевых транзисторов;

- разработка алгоритма расчета и проведение расчета электрофизических характеристик GaAs с радиационными повреждениями (с учетом точечных дефектов и распределения СКРД внутри КРД);

- измерение электрофизических характеристик субмикронных GaAs структур до и после дефектообразующего радиационного воздействия;

- разработка, реализация и экспериментальная апробация алгоритма расчета электрофизических характеристик субмикронных GaAs структур с радиационными дефектами при ионизирующем воздействии излучения;

- теоретическое и экспериментальное сопоставление статических вольт-амперных (ВАХ) и вольт-фарадных (ВФХ) характеристик, а также динамических характеристик (коэффициенты усиления и шума, выходная мощность и нелинейные искажения) полевых транзисторов с микронными, субмикронными и нанометровыми рабочими областями и слоями при различных уровнях радиационного воздействия;

- экспериментальное и теоретическое исследование процессов при радиационном облучении структур квазибаллистических полевых транзисторов (с длиной канала 0,05.0,1 мкм), функционирующих в режиме междолинной генерации;

- измерение импульсных токов субмикронных полевых транзисторов, а также фотодетекторов со специальным протонированным фоточувствительным слоем в момент воздействия импульса гамма-квантов наносекундной длительности;

- разработка и реализация алгоритма расчета поглощения радиационного излучения в приборных структурах с нанометровыми рабочими слоями в условиях проявления эффектов усиления мощности дозы гамма-излучения и флю-енса нейтронного излучения;

- экспериментальное и теоретическое обоснование возможности улучшения характеристик квазибаллистического полевого транзистора с затвором Шоттки (с длиной канала 0,05.0,1 мкм) при нейтронном облучении;

- разработка и реализация алгоритма расчета статических и высокочастотных характеристик субмикронных полупроводниковых приборов при воздействии радиационного излучения с использованием нестационарной квазигидродинамической модели;

- экспериментальное исследование влияния процессов ионно-лучевого гетте-рирования на улучшение радиационной стойкости субмикронных полевых транзисторов.

Научная новизна и значимость диссертации:

1. Впервые проведено моделирование процессов переноса носителей заряда в субмикронных полупроводниковых структурах с учетом детальной структуры КРД.

2. Впервые получены функция распределения по энергии, времена релаксации энергии и импульса электронов в n-GaAs субмикронных структурах при дефектообразующем радиационном воздействии в сильных и слабых электрических полях.

3. Впервые экспериментально и теоретически изучено влияние радиационных дефектов на кинетику разогрева электронного газа в субмикронных GaAs структурах.

4. Обосновано использование приближения времён релаксации, для моделирования процессов переноса носителей заряда в субмикронных приборных структурах при радиационном воздействии.

5. Предложена новая модель для анализа процессов разогрева электронного газа при воздействии ионизирующего излучения, которая позволила рассчитать радиационную стойкость субмикронных ПТШ (с длиной канала до 0,1 мкм), в том числе высокочастотные характеристики (коэффициенты усиления и шума) в момент воздействия импульсного гамма-облучения.

6. Проведены экспериментальные исследования радиационной стойкости субмикронных квазибаллистических ПТШ с V-образным затвором и длиной канала 0,05.0,1 мкм.

7. Экспериментально исследованы процессы дальнодействующего геттериро-вания в структурах GaAs субмикронных полевых транзисторов с затвором Шоттки и подтверждено их влияние на улучшение радиационной стойкости прибора.

8. При облучении ПТШ ИК излучением теоретически и экспериментально исследованы процессы локального выделения энергии излучения в областях с размерами меньше длины волны излучения, прилегающих к V-образному затвору полевого транзистора с длиной канала 0,05.0,1 мкм.

Практическая значимость полученных в диссертации результатов:

1. На основе сопоставления теории и эксперимента определены области применимости моделей, основанных на методе Монте-Карло, квазигидродинамическом и локально-полевом приближениях.

2. Разработан пакет прикладных программ, который применялся для:

- расчета электрофизических характеристик n-GaAs с радиационными дефектами (с учетом детальной структуры КРД);

- моделирования процессов разогрева электронного газа в n-GaAs с радиационными дефектами в сильных электрических полях;

- моделирования разогрева электронного газа в n-GaAs при воздействии ионизирующего излучения в многослойных приборных структурах;

- расчета статических и динамических характеристик субмикронных полупроводниковых приборов (полевых транзисторов) при радиационном облучении.

3. Пакет прикладных программ введен в промышленную эксплуатацию (НИИИС) и используется для оценки радиационной стойкости дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем (НПП «Салют», ВНИИТФ). С его помощью оптимизирована конструкция нескольких типов полевых транзисторов и НС (НПП «Салют», НИИИС).

4. Разработана методика и экспериментальная установка для комплексного анализа характеристик квазибаллистических ПТШ при радиационном облучении.

5. Проведена серия испытаний субмикронных полевых транзисторов с затвором Шоттки производства НПП «Салют», которая продемонстрировала теоретически предсказанную высокую радиационную стойкость приборов. Рассчитанные с помощью разработанной модели характеристики субмикронных ПТШ при радиационном воздействии хорошо совпадают с результатами измерений. Использование результатов расчетов позволило уменьшить время и средства для экспериментального макетирования и испытаний при разработке радиационно-стойких субмикронных транзисторов интегральных схем на их основе (НИИИС).

6. Проведено моделирование процессов движения электронов в ПТШ, подвергнутых ионно-лучевому геттерированию, и объяснены особенности процессов модификации характеристик структуры ПТШ, позволившие повысить его радиационную стойкость. Положительный эффект подобной технологии подтвержден патентом РФ.

7. Исследованы процессы локального поглощения энергии ИК излучения в областях, прилегающих к V-образному затвору ПТШ. Результаты исследования использованы для наноразмерной модификации структуры прибора, улучшившей его высокочастотные характеристики и радиационную стойкость. Экспериментально исследовано влияние нейтронного излучения на электрофизические характеристики протонированного GaAs, показана слабая зависимость фоточувствительности подобных структур при нейтронном облучении, изготовлена ИС фотодетектора с высокой радиационной стойкостью.

8. Результаты диссертации вошли в 12 научно-технических отчетов ННГУ и НИИИС.

9. Результаты диссертации использованы в ННГУ при подготовке учебных курсов «Твердотельная электроника» и «Методы моделирования полупроводниковых приборов», а также были использованы при подготовке лабораторного практикума по курсам «Твердотельная электроника» и «Физика полупроводниковых приборов. Результаты диссертации и пакет прикладных программ использованы в курсе дистанционного обучения «Твердотельная электроника», реализуемого через Интернет.

Публикации и апробация результатов.

Основные результаты, представленные в диссертации отражены более чем в 100 научных публикациях, в том числе в 34 статьях, 12 научно-технических отчетах, 2 патентах РФ, 37 трудах и 43 тезисах докладов международных и российских конференций: на Международной конференции «Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем» (Пенза, 1992г.); на Международной межвузовской конференции «Современные проблемы электроники и радиофизики СВЧ» (Саратов, 4-8 сентября 1997 г.); на Международной научной конференции «Системные проблемы теории надежности, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 16-21 сентября 1997 г.); на Международных научно-технических конференциях «Микроэлектроника и информатика» (Москва, Зеленоград, ноябрь 1993, 1994 и 1997 г.); на VIII межнациональном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 1998 г.); на XI Международной зимней школе по СВЧ электронике и радиофизике (Саратов, 2-6 марта 1999 г.); на Международных конференциях «Физика взаимодействия заряженных частиц с кристаллами» (Москва, МГУ, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002); на международных совещаниях «Разработка радиационно-стойких полупроводниковых систем связи и прецизионных измерений с использованием шумового анализа» (Н.Новгород, ННГУ, 2000, 2001, 2002); на Российских конференциях «Радиационная стойкость электронных систем» (1998, 1999, 2000, 2001, 2002); на Научной конференции «Структура и свойства твердых тел», (физфак ННГУ

H.Новгород, сентябрь 1999 г., октябрь 2000г.); на III, IV, V Нижегородских сессиях молодых ученых (Н.Новгород, апрель 1998, 1999 г.2000г); на Ежегодных конференциях по радиофизике (Н.Новгород, ННГУ 1992-2001 г.). На семинарах кафедры электроники ННГУ, МИФИ, ИФМ РАН, НИФТИ, ГНПП «САЛЮТ», НИИИС, ВНИИТФ.

На защиту выносятся:

I. Основанный на процедуре Монте-Карло и квазигидродинамическом приближении метод анализа движения носителей заряда в субмикронных полупроводниковых структурах при радиационном воздействии, особенностями которого является введение дополнительных механизмов рассеяния на радиационных дефектах и учет энергетического распределения ионизованных носителей заряда. Показано, что при использовании полученных в диссертации зависимостей времен релаксации энергии и импульса от флюенса радиационного воздействия отличие результатов расчета в квазигидродинамическом приближении и методом Монте-Карло составляет менее 20 %.

2. Результаты исследований комплексного гамма-нейтронного воздействия на субмикронные полупроводниковые структуры, показывающие, что при ионизации полупроводникового материала происходит разогрев электронного газа, изменение заселенности долин и уменьшение дрейфовой скорости носителей заряда. Воздействие ионизирующего излучения на структуры с радиационными дефектами приводит к увеличению дрейфовой скорости носителей заряда, первоначальное уменьшение которой было вызвано рассеянием на СКРД.

3. Экспериментальные данные и теоретический анализ поглощения ИК излучения в структурах транзисторов, которые показали, что вблизи заостренного металлического затвора происходит локальное выделение энергии излучения в нанометровых объемах, существенно меньших длины волны.

4. Результаты анализа радиационной стойкости GaAs квазибаллистического полевого транзистора с затвором Шоттки и длиной канала 0,05.0,1 мкм.

5. Данные об эффекте дальнодействующего ионно-лучевого геттерирования в структурах ПТШ, проявляющегося на внутренних границах раздела и приводящего к модификации электрофизических свойств эпитаксиальных слоев GaAs как в вертикальном, так и в латеральном направлении, а также повышающего радиационную стойкость субмикронных полевых транзисторов.

6. Материалы экспериментов по измерению электрофизических свойств про-тонированного GaAs при нейтронном воздействии, которые показывают, что за счет перестройки примесно-дефектной структуры фоточувствительность полупроводникового слоя слабо меняется при наборе нейтронного флюенса до значений порядка 1014см*2.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем диссертации составляет 292 страницы, включая 275 страниц основного текста, 142

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Оболенский, Сергей Владимирович

Выводы к главе 5

1. Использование процесса магнетронного напыления затвора совместно с электронным облучением мощного субмикронного ПТШ потоком электронов позволяет улучшить высокочастотные параметры транзистора и повысить его радиационную стойкость.

2. Использование процедуры отжига полупроводникового прибора протекающим током позволяет частично восстановить характеристики субмикронного ПТШ после радиационного воздействия.

3. При использовании специального технологического маршрута надежность и радиационная стойкость субмикронных полевых транзисторов с затвором Шоттки повышается.

4. В структурах GaAs субмикронных ПТШ возможно проявление обычного и латерального эффекта дальнодействия при ионно-лучевом облучении обратной (подложечной) стороны структуры. В условиях эффекта дальнодействия изменяются электрофизические характеристики эпитаксиальных слоев - подвижность и распределение концентрации легирующей примеси на границе раздела канал-буферный слой. Эффект дальнодействия объясняется перестройкой примесно-дефектной системы структур, инициируемой упругими волнами, возбуждаемыми ионами. Благодаря усилению этих волн в областях скопления дефектов эффект может проявляться на расстояниях превышающих пробег ионов на 2.3 порядка.

5. Процедура дальнодействующего ионно-лучевого геттерирования улучшает высокочастотные параметры транзистора, увеличивает выход годных приборов и повышает радиационную стойкость мощных полевых транзисторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным научным результатом диссертации является создание рас-г четно-экспериментальных методов моделирования воздействия нейтронного, протонного и гамма-излучения на субмикронные (вплоть до 0,05.0,1 мкм) GaAs полупроводниковые приборы, что позволило решить важную народнохозяйственную задачу определения и обеспечения радиационной стойкости перспективной элементной базы устройств связи и систем управления объектов специального назначения (в том числе военной техники) при улучшении технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

Основным теоретическим результатом диссертации является создание расчетно-экспериментальных методов моделирования воздействия нейтронного, протонного и гамма-излучений на субмикронные (вплоть до 0,05.0,1 мкм) полупроводниковые приборы с использованием комплексной модели, позволяющей: 1) анализировать процессы образования и стабилизации кластеров радиационных дефектов и точечных дефектов, ионизации в многослойных (с нанометровой толщиной слоев) твердотельных структурах; 2) моделировать процессы квазибаллистического транспорта л электронов в субмикронных структурах с радиационными дефектами и рассчитывать параметры полупроводниковых материалов; 3) учитывать неоднородности энерговыделения при поглощении радиационного излучения, приводящие к неравновесным эффектам на границах нанометровых слоев твердотельных структур приборов; 4) рассчитывать статические и высокочастотные характеристики субмикронных полупроводниковых приборов при радиационном воздействии, включая нестационарные про-^ цессы в момент и непосредственно после радиационного импульса.

Частные теоретические результаты, полученные по теме диссертации:

1. Определены доминирующие механизмы деградации электрофизических параметров субмикронных арсенидгаллиевых структур при радиационном воздействии. Показано, что благодаря высокой средней энергии электроны могут проникать между отдельными частями (субкластерами) кластеров радиационных дефектов. В результате расчетов методом Монте-/»v Карло и дополнительного обобщения экспериментальных данных (известных из литературы и оригинальных) получены характерные размеры кластеров радиационных дефектов в Si и GaAs, их распределение в пространстве и форма, рассчитаны характерные размеры областей пространственного заряда. Анализ процессов стабилизации КРД выявил порог образования стабильного субкластера в КРД. Показано, что КРД состоит из плотных субкластеров с характерными размерами 4. 15 нм, а расстояние между ними имеет величину 3.20 нм. Последнее обуславливает проникновение горячих электронов между субкластерами в КРД, что приводит к преобладанию этого эффекта в квазибаллистическом ПТШ над механизмами, доминирующими в приборах с микронными топологическими нормами (изменение концентрации и подвижности электронов).

2. На основе метода Монте-Карло разработана модель транспорта носителей заряда в субмикронных полупроводниковых структурах, содержащих радиационные дефекты различных размеров (от точечных до нано-метровых непрозрачных включений кластеров радиационных дефектов) учитывающая разогрев электронного газа в момент облучения потоком гамма-квантов, а также в больших электрических полях (~100 кВ/см), характерных для субмикронных приборов. Рассчитано изменение зависимостей времен релаксации энергии, импульса и коэффициента диффузии электронов при радиационном облучении. В результате моделирования транспорта электронов в субмикронных полевых транзисторах показано, что при облучении полупроводниковых структур с размерами меньше длины релаксации энергии (меньше 0,5 мкм) из-за генерации неравновесных носителей заряда электронный газ разогревается, что влияет на транспорт электронов в таких структурах. Функция распределения электронов в этом случае имеет близкий к максвелловскому вид, а средняя энергия ионизованных электронов составляет 0,24 эВ. Показано, что наиболее сильно

Y подобный эффект проявляется в твердотельных структурах транзисторов с длиной канала 0,05.0,1 мкм, где ионизованные горячие электроны не успевают остыть вплоть до их втягивания в контакты.

3. Созданы двумерные нестационарные физико-топологические модели субмикронных полевых транзисторов в квазигидродинамическом приближении с учетом радиационного воздействия. Разработана трехмерная модель переноса тепла в структурах субмикронных многосекционных ПТШ средней мощности. На базе этих моделей разработаны методы расче

К та деградации частотных и шумовых характеристик полевых транзисторов. Разработана модель субмикронных полевых транзисторов, объединяющая метод Монте-Карло, квазигидродинамическое приближение и метод эквивалентной схемы. Модели реализованы в виде программ численного моделирования. Экспериментальная апробация модели показала, что оптималь-г ное сочетание методов позволяет рассчитывать процессы в субмикронных

GaAs структурах и полупроводниковых приборах с высокой точностью (20%), в том числе при облучении структур нейтронным, протонным и гамма-облучением.

4. В результате теоретических расчетов показано, что для моделирования процессов в субмикронных структурах GaAs полевых транзисторов необходимо учитывать изменение времён релаксации энергии и импульса электронов, а также разогрев электронного газа при воздействии на структуры протонного, нейтронного и гамма-излучения. Проведен сравнительный анализ радиационной стойкости полевых транзисторов с длиной канала 0,1; 0,25; 0,5; 1; 5 и 50 мкм. Показано, что локально-полевое приближение адекватно описывает процессы в полевых транзисторах с длиной канала 3.4 мкм и более, а квазигидродинамическое приближение справедливо для любых длин канала. Проведено моделирование нестационарных процессов в субмикронных транзисторах в момент и непосредственно после радиационного воздействия. Показано, что на процесс восстановления высокочастотных свойств транзисторов большую роль оказывают процессы перезарядки глубоких энергетических уровней, вводимых в субмикронные структуры транзисторов во время технологических операций и при облучении нейтронным и протонным излучением.

5. Теоретически и экспериментально исследованы эффекты усиления мощности дозы и флюенса в многослойных композициях подзатворного узла субмикронных полевых транзисторов с характерными толщинами слоев 5.50 нм. Показано, что наличие золотого затвора приводит к неравновесным процессам на границе раздела Au-GaAs, которые увеличивают неоднородность энерговыделения в 3.4 раза. Показано, что благодаря неоднородному дефектообразованию и эффекту усиления флюенса, при нейтронном облучении квазибаллистических полевых транзисторов в канале транзистора формируются наноразмерные отверстия между радиационными дефектами. Перестройка процесса движения электронов через дефектную структуру может в некоторых случаях приводить к улучшению параметров транзисторов в 1,5.2 раза за счет квантово-механических процессов прохождения электронов через наноразмерные отверстия.

6. С целью обеспечения заданных уровней радиационной стойкости разработана технология дальнодействующего ионно-лучевого геттерирования, повышающая радиационную стойкость субмикронных полевых транзисторов. В результате исследования влияния ионно-лучевого и лазерного дальнодействующего геттерирования на электрические характеристики GaAs n+nn" структур с изготовленными на них полевыми транзисторами с затвором Шоттки, показано, что сходство процессов геттерирования при воздействии ионно-лучевого и лазерного излучений объясняется аналогичными механизмами генерации упругих волн в полупроводниковой структуре, приводящих к модификации границ раздела эпитаксиальный слой - подложка и металл-полупроводник в исследуемых структурах. Комплексное нейтронное и лазерное облучение субмикронных структур квазибаллистических ПТШ с длиной канала 0,05.0,1 мкм позволяет создать в канале транзисторов особую структуру радиационных дефектов, при которой отрицательная дифференциальная проводимость транзистора сохраняется, а высокочастотные свойства транзистора улучшаются.

Основным практическим результатом диссертации является разработка научно-методического обеспечения методов расчетно-экспе-риментального моделирования, оценки и обеспечения уровня стойкости перспективных субмикронных (вплоть до 0.05.0,1 мкм) полупроводниковых приборов к воздействию непрерывного и импульсного нейтронного, протонного и гамма-излучения.

Частные практические результаты: 1. Предложен комплексный . подход к исследованию электрофизических параметров субмикронных структур полевых транзисторов, который позволил получить достоверные результаты и оценить вклад неоднородностей и границ раздела в процессы взаимодействия радиационного излучения со структурами. Экспериментально исследовано влияние импульсного гамма- и нейтронного излучений на нестационарные процессы генерации, быстрого отжига, перестройки и перезарядки дефектов различной природы, приводящие к изменению пар^йрдасжр9шур1Б1В1аА§1рв0в.протонная обработка GaAs, позволяющая использовать подобную структуру в качестве радиационно-стойкого фотодетектора. Исследованы процессы комплексного протонно-нейтронного и гамма-протонного воздействия радиационного излучения на характеристики радиационно-стойких фотодетекторов. Показано, что благодаря перестройке структуры глубоких уровней в структуре фоточувствительность сохраняется неизменной в диапазоне флюенсов до 10,4см"2.

3. Экспериментально исследованы процессы в субмикронных и квазибаллистических полевых транзисторах при протонном, нейтронном и гамма-облучении. Проведены измерения деградации статических (ВАХ, крутизна, емкости) и динамических (коэффициенты усиления и шума) параметров субмикронных (в том числе с длиной канала 0,05.0,1 мкм) транзисторов при радиационном облучении.

4. Экспериментально показано, что в режиме междолинной генерации квазибаллистический полевой транзистор (с длиной канала 0.05.0.1 мкм) имеет на порядок меньшую чувствительность к радиационному облучению, чем классический диод Ганна. В режиме усиления подобный транзистор продемонстрировал стойкость к нейтронному облучению вплоть до

1 ^ О S

3.5-10 см", к дозе гамма-облучения до 10 Гр, и к мощности дозы гамма-облучения свыше 3-1010Гр/с.

5. На основе экспериментальных данных показано, что благодаря дифракции оптического излучения на острие V-образного затвора квазибаллистического ПТШ удается локализовать энерговыделение излучения в областях, существенно меньших длины волны, и модифицировать область канала транзистора, в том числе при наличии в ней радиационных дефектов.

6. Экспериментально апробирована технология магнетронного напыления затвора мощного субмикронного ПТШ с последующей дополнительной обработкой поверхности GaAs между затвором и стоком электронным облучением, позволяющая улучшить высокочастотные параметры и радиационную стойкость транзистора в 2 и более раз.

7. Экспериментально апробирована процедура дальнодействующего ионно-лучевого геттерирования, улучшающая высокочастотные параметры и радиационную стойкость мощных субмикронных полевых транзисторов в 2.3 раза.

8. Результаты диссертации использованы в ННГУ при постановке учебных курсов «Твердотельная электроника», «Моделирование полупроводниковых приборов» и при подготовке лабораторного практикума по курсу «Физика полупроводниковых приборов».

А.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Оболенский, Сергей Владимирович, 2002 год

1. Пожела Ю. Физика быстродействующих транзисторов. - Вильнюс: Мокслас, 1989. - 264 с.

2. Мырова JI.O., Чепиженко А.В. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. -М.: Радио и связь, 1988.-296 с.

3. Агаханян Т.М., Аствацатурьян Е.Р., Скоробогатов П.К. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. М.: Энергоатомиздат, 1989.-256 с.

4. Аккерман А.Ф., Грудский М.Я., Смирнов В.В. Вторичное электронное излучение из твердых тел под действием гамма-квантов. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 168 с.

5. Оболенский С.В. Моделирование радиационного воздействия на характеристики полупроводниковых структур: Дис.канд. физико-матем. наук: 01.04.10, 05.27.01 / С.В.Оболенский Н.Новгород, 1995. - 163 с.

6. Бете X. А., Ашкин Д. Экспериментальная ядерная физика. М.: Изд. иностр. лит., 1955. - 142 с.

7. Демарина Н.В. Электронный транспорт в GaAs структурах при радиационном воздействии: Дис.канд. физико-матем. наук: 01.04.10 / Н.В. Демарина-Н.Новгород, 2000. 160 с.

8. Вавилов B.C. Действие излучений на полупроводники. М.: Физмат-гиз, 1963. - 264 с.

9. Эберт Г. Краткий справочник по физике. М.: Физматгиз, 1963. -552 с.

10. Аккерман А.Ф., Никитушев Б.М., Ботвин В.А. Решение методом Монте-Карло задач переноса быстрых электронов в веществе. Алма-Ата: Наука, 1972. - 163 с.

11. Вавилов B.C., Кекелидзе Н.П., Смирнов JT.C. Действие излучений на полупроводники. М.: Наука, 1988. - 192 с.

12. Вавилов B.C., Ухин Н.А. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. М.: Атомиздат, 1969. - 311 с.

13. Коноплева Р.Ф., Остроумов В.Н. Взаимодействие заряженных частиц высоких энергий с германием и кремнием. М.: Атомиздат, 1975.- 128 с.

14. Винецкий B.JL, Холодарь Г.А. Радиационная физика полупроводников. Киев: Наукова думка, 1979. - 332 с.

15. Корбетт Дж., Бургуэн Ж. Дефектообразование в полупроводниках // Точечные дефекты в твердых телах / Под ред. Болтакса Б.И. М.:1. Мир, 1979.-379 с.

16. Коршунов Ф.П., Богатырев Ю.В., Вавилов В.А. Воздействие радиации на интегральные микросхемы. М.: Наука и техника, 1986. -254 с.

17. Дине Д., Виньярд Д. Радиационные эффекты в твердых телах. М.: Изд. иностр. лит., 1960. - 243 с.

18. Ланг Д. Радиационные дефекты в соединениях AinBv // Точечные дефекты в твердых телах / Под ред. Болтакса Б.И. М: Мир, 1979. -379 с.

19. Коноплева Р.Ф., Литвинов В.Л., Ухин Н.А. Особенности радиационного повреждения полупроводников частицами высоких энергий. М.: Атомиздат, 1971. - 176 с.

20. Радиационные методы в твердотельной электронике. / Вавилов B.C.,1. Л г

21. Горин Б.М., Данилин Н.С. и др. М.: Радио и связь, 1990. - 184 с.тГ

22. Физические процессы в облученных полупроводниках. / Под ред. Смирнова JI.C. Новосибирск: Наука, 1977. - 253 с.

23. Голанд А. Современное изучение точечных дефектов в металлах. Избранные вопросы // Точечные дефекты в твердых телах / Под ред. Болтакса Б.И. М.: Мир, 1979. -379 с.

24. Аствацатурьян Е.Р., Громов Д.В., Ломако В.М. Радиационные эффекты в приборах и интегральных схемах на арсениде галлия. -Минск: Университетское, 1992. 219 с.

25. Томсон М. Дефекты и радиационные повреждения в металлах. М: Мир, 1971.-367 с.

26. Biersak J.P. Computer simulation of sputtering // Nuclear instruments and methods in physic research. 1987. - № 1. - P. 21-36.

27. Оболенский C.B. Моделирование структуры кластера радиационных дефектов в полупроводниках при нейтронном облучении // Изв. вузов: Электроника. 2002. - № 6. - С. 67-71.

28. Bertolotti М. Characteristics of the desodering region in the semiconductors // J. Appl. Phys. 1967. - № 12. - P. 2645-2649.

29. Mitchell E.W., Norris C.J. Characteristics of the defects in the semiconductors // Phys. Soc. Simp., Japan, 1966, 1966. - P. 2992-2993.

30. Point Defects in GaAs Irradiated with Fast Neutrons / Dlulbek C., Dlubek A., Krause R., Brummer O. // Phys. Stat. Sol. 1988. - № 1. -P. 111-115.

31. Кладько В.П., Пляцко В.П. О влиянии легирующей примеси на процесс формирования разупорядоченных областей в GaAs при облучении быстрыми нейтронами // ФТП. 1998. - № 3. - С. 261-265.

32. Gossik B.R. Disordered region in semiconductors bombarded by fast neutron // J.Appl. Phys. 1954. - № 9. - P. 1214-1218.

33. Демарина Н.В., Оболенский С.В. Электронный транспорт в нано-метровых GaAs структурах при радиационном воздействии // ЖТФ. -2002.-№1.-С. 66-71.

34. Brudnyi V.N., Grinyaev S.N., Stepanov V.E. Radiation defects in the semiconductor epitaxial layer // Physica B: Condens. Matter. 1995. - № 4.-P. 429-431.

35. Зулиг P. Радиационные эффекты в ИС на GaAs // Арсенид галлия в микроэлектронике / Под ред. Айнспрука Н., Уиссмена У. М.: Мир, 1988.-С. 501-547.

36. Першенков B.C., Попов В.Д., Шальнов А.В. Поверхностные радиационные эффекты в элементах интегральных микросхем. М.: Энер-гоатомиздат, 1988. - 256 с.

37. Ладыгин Е.А. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники. М.: Сов.радио, 1980. - 224 с.

38. Коршунов Ф.П., Богатырев Ю.В., Вавилов В.А. Воздействие радиации на интегральные микросхемы. М.: Наука и техника, 1986. -254 с.

39. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия. М.: Мир, 1991.-632 с.

40. Полевые транзисторы на арсениде галлия. / Под ред Ди Лоренцо Д.В., Канделуола Д.Д. М.: Радио и связь, 1988. - 496 с.

41. Оболенский С.В., Китаев М.А. Полевой транзистор с ЗО-nm затвором // Письма в ЖТФ. 2000. - № 10. - С. 13 -16.

42. Демарина Н.В., Китаев М.А., Фефелов А.Г. Влияние нейтронного и протонного излучения на скорость электронов в n-GaAs // «Радиационная физика твердого тела»: Труды VIII межнац. совещ., Севастополь, 1-4 июля 1998, М.: МГИЭМ. - 1998. - С. 161-165.

43. Оболенский С.В. Предел применимости локально-полевого и квазигидродинамического приближения при расчетно-эксперимен-тальной оценке радиационной стойкости субмикронных полупроводниковых приборов // Изв. вузов: Электроника. 2002. - № 6. -С. 31-38.

44. Новиков В.А., Пешев В.В. Влияние неоднородного распределения радиационных дефектов в GaAs на спектры DLTS // ФТП. 1998. -№4.-С. 411-416.

45. Козловский В.В., Кольченко Т.И., Ломако В.М. Влияние условий облучения на процессы дефектообразования в n-GaAs // ФТП. -1991.-№3.-С. 545-552.

46. Ion irradiation induced defects in epitaxial GaAs Layers / Arpatzanis N., Vlastou R., Konstantinidis G. et al. // Solid State Electronics. 1998. - №2.-P. 277-282.

47. Drain-current DLTS study of an GaAs/InP MESFET / Dermoul I., Kal-boussi A., Chekir F., Maaref H. // Microelectronics Journal. 2000. - №3.-P. 359-363.

48. Определение параметров глубоких уровней по дифференциальным коэффициентам вольт-амперных характеристик / Булярский С.В., Воробьев М.О., Грушко Н.С., Лакалин А.В. // Письма в ЖТФ. 1999. - № 5. - С. 22-26.

49. Оболенский С.В. Токовая спектроскопия глубоких уровней в n-GaAs на основе анализа ВАХ полевых транзисторов // Новые промышленные технологии. 2001. - № 2-3. - С. 29-32.

50. Демарина Н.В., Оболенский С.В., Скупов В.Д. Новый метод исследования быстропротекающей релаксации радиационных дефектов в полупроводниковых материалах // Известия РАН: сер. Физическая. -2000.11.-С. 2162-2167.

51. Козловский В.В., Козлов В.А., Ломасов В.Н. Модифицирование полупроводников пучками протонов // ФТП. 2000. - № 2. - С. 129-147.

52. Proton irradiation of n-type GaAs / Goodman S.A., Auret F.D., Ridgway M., Myburg G. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B.- 1999.-№4.-P. 446-449.

53. У 56. Goodman S.A., Auret F.D., Meyer W.E. Radiation defects in GaAs // Nucl. Instr. And Meth. B. 1994. - № 3. - P. 349-351.

54. Брудный B.H., Потапов А.И. Электронные свойства GaAs<Cr> облученного протонами // ФТП. 2001. - № 12. - С. 1423-1427.

55. Оболенский С.В. Неаддитивность дефектообразования при последовательном протонном и нейтронном облучении GaAs // ФизХОМ. -2001,-№2.-С. 5-6.1. Л,

56. Исследование характеристик фотоуправляемого GaAs фотопереключателя / Киселев В.К., Оболенский С.В., Семьин Г.Н. и др. // Новые промышленные технологии. 2001. - № 2-3. - С. 47-49.

57. Исследование характеристик GaAs фотопереключателя / Киселев

58. B.К., Оболенский С.В., Семьин Г.Н. и др. // ВАНТ, сер. Воздействие радиационного излучения на РЭА. 2001. - № 1-2. - С. 145-148.

59. Determination of the EL2 introduction rate and Fermi-level shift due to proton and pion irradiation in semi-insulating GaAs / Rogala M., Battke M., Duda N. et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 1998. - № 1. - P. 53-60.

60. Демарина H.B., Оболенский C.B. Электронный транспорт в нано-метровых GaAs структурах при облучении гамма-квантами // ВАНТ, сер. Воздействие радиационного излучения на РЭА. 2001. - № 1-2.1. C. 66-68.

61. Демарина Н.В., Оболенский С.В. Разогрев электронного газа в субмикронных структурах быстрыми электронами, инжектированными из металла // ФизХОМ. 2001. - № 1. - С. 20-23.

62. Оболенский С.В., Павлов Г.П. Влияние нейтронного и космического излучения на характеристики полевого транзистора с затвором Шоттки // ФТП. 1996. - № 3. - С. 413-420.

63. Оболенский С.В. Неаддитивность дефектообразования при последовательном протонном и нейтронном облучении GaAs // ФизХОМ. -2001.-№2.-С. 5-6.

64. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. -М.: Наука, 1977. -672 с.

65. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. М.: Наука, 1978.-616 с.

66. Хокни Р., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц. -М.: Мир, 1987.-640 с.

67. Fawsett W., Boardman D.A., Swain S. Monte Carlo determination of electron transport properties in gallium arsenide // J. Phys. Chem. Solids. 1970.-№11.-P. 1963-1974.

68. Пожела Ю. Диффузия горячих электронов. Вильнюс: Мокслас, 1981.-212 с.

69. Пешев В.В., Смородинов С.В. Высокотемпературное облучение ар-сенида галлия // ФТП. 1997. - № 10. - С. 1234-1235.

70. Демарина Н.В., Оболенский С.В. Исследование электрофизических характеристик n-GaAs после нейтронного воздействия // Тез. докл. XI Межд. школы по СВЧ электронике и радиофизике, Саратов, 1999. Саратов: СГУ. - 1999, - С. 29-30.

71. Вайдер Г. Ограничения, накладываемые границами раздела, на архитектуру полевых транзисторов с затворами Шоттки и МДПтранзисторов // Научн. техн. сб. Арсенид галлия в микроэлектронике под ред У.Уисменна и Н. Айнспрука. М.: Мир, 1988. - 557 с.

72. Ван-дер-Зил А. Шум. Источники. Описание. Измерение. М. :Сов. радио, 1973. - 176 с.

73. Fukui Н. Optimal noise figure of microwave GaAs MESFET's // IEEE Trans. 1979. - № 7. - P. 1032-1037.

74. Численное моделирование шумовых процессов в полевом транзисторе с затвором Шоттки / Демиховский В.Я., Дутышев В.Н., Павлов Г.П. и др. // Микроэлектроника. 1989. - № 4. - С. 372-374.

75. Reiser М. On the stability of finite difference schemes in transient semiconductor problems // Comput Meth. Appl. Mech. Eng. 1973. -№ 2. - P. 65-68.

76. Hatsuaki F. Optimal noise figure of microwave GaAs MESFET's // IEEE Trans. 1979. - № 7. - P. 1032-1036.

77. Павлов Г.П. Электрические характеристики полевых транзисторов с различной длиной затвора // Микроэлектроника. 1987. - № 3. -С. 284-285.

78. Оболенский С.В., Демарина Н.В. Моделирование воздействия ионизирующего излучения на полевой транзистор с затвором Шоттки // Зарубежная радиоэлектроника. 1997. - № 4. - С. 66-80.

79. Obolensky S.V., Demarina N.V. Modeling of Ionizing Irradiation Influence on Schottky-Gate Field-Effect Transistor // Microelectronics Reliability. 1999. - № 8. - P. 1247-1263.

80. Барышников В.И., Колесникова Т.А. Возбуждение собственных дефектов в ионных кристаллах мощными оптическими и электронными пучками // ФТТ. 1998. - № 16. - С. 1030-1035.

81. Jong-Lam Lee, Jae Kyoung Mun, Haecheon Kim. A new self-aligned * and T-haped gate tehnology for GaAs power MESFET's // Solid-State

82. Electronics. 1998. - № 11. - P. 2063-2068.

83. Wang Y.J., Lu S.S. Two-dimensional simulation for the GaAs V-roove gate MESFET's // Solid-State Electronics. 1999. - № 2. - P. 229-244.

84. Оболенский С.В., Китаев М.А. Отрицательная дифференциальная проводимость квазибаллистического полевого транзистора // Мику роэлектроника. 2001. -№ 6. - С. 459-465.

85. Battistoni G., Camin D.V., Fedyakin N. Neutron irradiation of cold GaAs devices and circuits made with an ion-implanted monolithic process // Nuclear instruments and methods in physics research A. -1997.-№3.-P. 399-407.

86. Оболенский C.B., Китаев М.А. Исследование процессов генерации в баллистическом полевом транзисторе // Микроэлектроника. -2001. -№1. с. 10-15.

87. Оболенский С.В., Демарина Н.В. Моделирование радиационной стойкости диода Ганна // Наука производству. - 1998. - № 12. - С. 12-16.

88. Adair R. Neutron effective absorption cross-section of elements // Rev. Mod. Phys. -1980. № 2. - P. 249-259.

89. Физика быстрых нейтронов / Под ред. Мариона Дж., Фаулера Дж. -М.: Атомиздат, 1966. 517 с.

90. Григорьев И.С., Мейлихов Е.З. Физические величины. М.: Энер-гоатомиздат, 1991. - 1232 с.

91. Моделирование процессов взаимодействия мягкого гамма-излучения с веществом / Оболенский С.В., Демарина Н.В., Киселев В.К. и др. // Новые промышленные технологии. 1999. - № 1-2. - С. 55-67.

92. Оболенский С.В., Тресков С.А. Возникновение квантово-размерных отверстий в канапе полевого транзистора при нейтронном облучении // Научно-техн. сб. «Современные проблемы радиофизики». Н. Новгород: ННГУ. - 2001 - С. 75-76.

93. Fabrication of quantum dot transistors incorporating a single self-assembled quantum dot / Jung S.W., Hwang D., Ahn J.H. et. al. // Physica E. 2000. - № 4. - P. 430-434.

94. Hiroshi Okada, Hideki Hasegawa. Characteristics of GaAs Schottky in-plane gate quantum wire transistors for switching of quantized conductance // Physica B. 1999. - № 1. - P. 123-126.

95. Баллистическая проводимость квантово проволоки при конечных температурах / Багряев J1.T., Иванов В.К., Клячкин JI.E. и др. // ФТП. 2000. - № 6. - С. 737-741.

96. Михайловский В.В., Рассел К.С., Сугаков В.И. Образование сверхрешеток плотности дефектов при ядерном облучении // ФТТ. -2000.-№3.-с. 471-477.

97. Демиховский В.Я., Вугальтер Г.А. Физика квантовых низкоразмерных структур. М: Логос, 2000. - 247 с.

98. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М: Наука, 1982.-475 с.

99. Ваганов Р.Б., Каценеленбаум Б.Э. Основы теории дифракции. М: Наука, 1982.-283 с.

100. Фелсен Л., Маркувиц Н. Излучение и рассеяние волн. М: Мир, 1978.-428 с.

101. Palik Е. Handbook of optical constants of solids. L.: Academic press, 1985. - 687 p.

102. Козлов В.А., Оболенский C.B., Китаев M.A. Нанометровая модификация материала методом электродинамической локализации оптического излучения // Письма в ЖТФ. 2001. - № 19. - С. 32-38.

103. Воздействие оптического излучения на баллистический полевой транзистор с нанометровым затвором / Козлов В.А., Оболенский С.В., Китаев М.А., Демарина Н.В. // Микросистемная техника. -2001.-№4.-С. 26-28.

104. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. М.: Мир, 1984.-256 с.

105. В.Л.Левшунова, В.А.Перевощиков, В.Д.Скупов Современные методы геттерирования примесей и дефектов в полупроводниковых структурах // Деп. в ВИНИТИ, № 3450-В98 от 25.11.98.

106. Влияние упругих волн возникающих при ионной бомбардировке на структурное совершенство полупроводниковых кристаллов / Павлов П.В., Семин Ю.А., Скупов В.Д., Тетельбаум Д.И. // ФТП.1986.-№3.-С. 503-507.

107. Скупов В.Д., Тетельбаум Д.И., Шенгуров В.Г. Влияние протяженных дефектов в исходных кристаллах на эффект дальнодействия при ионной имплантации // Письма в ЖТФ. 1989. - № 22. - С. 4447.

108. Скупов В.Д., Тетельбаум Д.И. О влиянии упругих напряжений на трансформацию скоплений дефектов в полупроводниках // ФТП.1987.-№8.-С. 1495-1496.

109. Павлов П.В., Скупов В.Д., Тетельбаум Д.И. // Физ. и хим. обработки материалов. 1987. - № 6. - С. 19-21.

110. Оболенский С.В., Скупов В.Д. Влияние ионно-лучевого геттерирования на параметры GaAs-транзисторных структур при нейтронном облучении // Письма в ЖТФ. 2000. - № 15. - С. 1-5.

111. Оболенский С.В., Скупов В.Д. Особенности проявления эффекта дальнодействия в арсенидгаллиевых транзисторных структурах при комбинированном облучении ионами различных масс // Письма в ЖТФ. 2003. - № 2. - С. 30-34.

112. Киселев В.К., Оболенский С.В., Скупов В.Д. Влияние внутреннего геттера в кремнии на параметры структур Au-Si // ЖТФ. 1999. -№6.-С. 129-131.

113. Оболенский С.В., Скупов В.Д. Эффект дальнодействия при радиационных воздействиях на полупроводниковые структуры с внутренними границами раздела // Поверхность. 2000. - № 5. - С. 75-79.

114. Патент РФ на изобретение № 2176422 «Способ геттерирующей обработки эпитаксиальных слоев полупроводниковых структур» от 28.06.01. // Киселев В.К., Оболенский С.В., Скупов В.Д.

115. Патент РФ на изобретение № 2156520 «Способ контроля структурного совершенства монокристаллических полупроводниковых пластин» от 21.04.00. // Киселев В.К., Оболенский С.В., Скупов В.Д.

116. Оболенский С.В., Скупов В.Д., Фефелов А.Г. Проявление эффекта дальнодействия в ионно-облученных транзисторных структурах на основе GaAs // Письма в ЖТФ. 1999. - № 16. - С. 50-54.

117. Бочарова И.А. Диссертация на соискание ученой степени: Дис. . канд. техн. наук. Минск: Минский госунивер., 1989. - 135 с.

118. Byun Y.H., Shur M.S., A.Peczalski Gate voltage dependence of source and drain series resistances and effective gate length in GaAs MES-FET's // IEEE Trans. On El. Dev. 1988. - № 8. - P. 1241-1246.

119. Chen D.R., Cooke H.F. Long term stabilisation of GaAs MESFET's // Microwave J. 1975. - № 11. - P. 60-61.

120. Irie I., Cooke H.F. Reliability study of GaAs MESFET's // IEEE Trans. On MTT. 1976. - № 6. - P. 321-323.

121. Iton Т., Janai H., Stability of performance and interfacial problems in GaAs MESFET's // IEEE Trans. On El. Dev. 1980. - № 6. - P. 10371045.

122. Iton Т., Janai H. Long term drift of GaAs MESFET's chaeacteristics and it's dependance on substrate with bufer layer // «GaAs and Ralat Com-paunds»: Proc. int. symp., St. Jones, 1978, 1979. - P. 326-334.

123. Reverce currents of shottky gates of III-V MESFET/HEMTs: field emission and tunnel currents / Saburo Takamiya, Masaya Harayama, Tomoyuki Sigimura et al. // Solid State Electronics. 1998. - № 3. - P. 447-451.

124. Cocot C., Stolte C.A. Bacgating in GaAs MESFET's // IEEE Trans. On El. Dev. 1982. - № 7. - P. 1059-1064.

125. Костылев С.А., Прохоров Е.Ф., Уколов A.T. Явления токопереноса ** в тонкопленочных GaAs структурах. Киев: Наукова Думка, 1990,-134 с.

126. Colio F.M. Study of performance drifts in GaAs FET's // IEEE Trans. On El. Dev. 1988. - № 7. - P. 339-342.

127. Shenoi K., Dutton R.W. Channel-buffer (substrate) interface phenomena in GaAs MESFET's // IEEE Trans. On El. Dev. 1988. - № 5. - P. 590594.

128. Reliability of compaund semiconductor microwave field effect devices: failure mechanisms and test methods / Clerico G., Titinet Т., Pollino Т., Riva D.E. // Microelectronics J. 1990. - № 6. - P. 33-41.

129. Bru C., Carne P., Dansas P. Surface charge effects in planar submicro-meter GaAs and InP devices // IEEE Trans. On El. Dev. 1987. - № 8. -P. 1611-1616.

130. Irie Т., Nagasako I., Kohzu H. Reliability study of GaAs MESFET // IEEE Trans. On MTT. 1976. - № 6. - P. 321-328.

131. Галанихин Г.А. Особенности изготовления затворной металлизации на GaAs // Электронная техника, сер. Электрон. СВЧ. 1989. -№ 6. - С. 58-59.

132. Richter К., Froess P. Reliability of special MESFET's // Int. El. Dev. Meeting, Washington, 5-6 December 1978, P. 377-380.

133. DC characteristic of MESFETs at High Temperatures / Chang-Sub Won, Hyungkeun Ahn, Deuk-Young Han, et. al. // Solid-State Electronics. 1999.-№5.-P. 537-542.

134. Гольдберг Ю.А., Поссе E.A. Образование омического контакта в процессе непрерывного нагревания диодов Шоттки но основе GaAs и GaP // ФТП. 1998. - № 2. - С. 200-202.

135. Пипинис П.А., Римейка А.К., Лалейка В.А. Температурная зависимость обратного тока в диодах Шоттки // ФТП. 1998. - № 7. - С. 882-885.

136. Исмайлов К.А. Эффекты реализации внутренних напряжени в генераторных СВЧ диодах // Электр, техн., сер. Полупров. приб. -1987.-№5.-С. 23-27.

137. Горнелюк А.Т., Крюков В.Л., Фурманов Г.П. Геттерирование дефектов в GaAs эпитаксиальных слоях // Письма в ЖТФ. 1994. - № 13.-С. 60-62.

138. Власенко Е.С., Гореленок А.Т., Емцев В.В. Поверхностное геттерирование фоновых примесей и дефектов в пластинах GaAs // ФТП. 2001. - № 2. - С. 184-187.

139. Кольченко Т.И., Ломако В.М., Марончук И.Е. Наблюдение процессов миграции первичных радиационных дефектов в GaAs // ФТП. -1981. № 3. - С. 580-583.

140. Radiation defects in GaAs semiconductor layer / Aleshenko Yu.A., Bo-brova E.A., Vavilov V.S. et al. // Rad. Effects and Defects in Solid. -1993.-№3.-P. 323-325.

141. Ушаков В.В., Гипиус А.А., Гукасян A.M. Об эффекте «дальнодействия» при ионной имплантации GaAs // Микроэлектроника. -1995.-№3.-С. 189-192.

142. Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. М.: Металлургия, 1984, 256 с.

143. Перестройка дефектов полупроводниковых структур стимулированные химическими реакциями на поверхности кристалла / Вят-кин А.Ф., Итальянцев А.Г., Конецкий Ч.В., и др. // Поверхность. -1986.-№11.-С. 67-73.

144. Влияние химически-стимулированного введения вакансий в GaAs на свойства ионно-легированных кремнием слоев / Итальянцев А.Г„ Митюхяев В.Б., Пащенко П.Б., Файфер В. // Поверхность. -1988. -№ 11.-С. 93-98.

145. Карзанов В.В., Перевощиков В.А., Скупов В.Д. Влияние химического травления поверхности на холловские параметры кристаллов арсенида галлия // Вестник ННГУ им. Н.И.Лобачевского. 1994. -С. 31-36.

146. Ивин А.Л., Комарова Т.В., Скупов В.Д. Контроль параметров полупроводниковых композиций в условиях релаксации ПДС после радиационного возбуждения // Труды МАИ по Отделению микроэлектроники и информатики. 1997. - № 2. - С. 333-336.