ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ТУННЕЛЬНОГО ТОКА В ОКСИДЕ КРЕМНИЯ

Дмитрий В. Сорокин, Николай А. Шелепин

Аннотация


Исследована температурная зависимость туннельного тока МОП-конденсаторов от приложенного напряжения, описываемая формулой Фаулера-Нордгейма. Измерения проведены в диапазоне от –60°C до +130°C. Параметры A и B уравнения Фаулера–Нордгейма извлекались методом наименьших квадратов для каждой температурной точки. Установлено монотонное возрастание туннельного тока с увеличением температуры. Температурные зависимости параметров A(T) и B(T) аппроксимированы линейными функциями. Полученные аналитические выражения A(T) и B(T) могут быть интегрированы в SPICE-модель транзистора с плавающим затвором для моделирования операций программирования и стирания в расширенном температурном диапазоне.


Ключевые слова


туннельный ток, уравнение Фаулера-Нордгейма, МОП-конденсатор, SPICE, EEPROM

Полный текст:

PDF

Литература


1. Шелепин Н.А. (2020). НИИ молекулярной электроники. Более полувека на переднем крае отечественной микроэлектроники. Наноиндустрия, 13(5), 248-254 DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2020.13.5.248.254.
Shelepin N.A. (2020). Research Institute of Molecular Electronics. More than half a century at the forefront of domestic microelectronics. Nanoindustria, 13(5), 248-254. DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2020.13.5.248.254 (in Russian).

2. Груздев С.Л., Дьяков О.Н., Брагин Д.С. (2025). Оценка безопасности доверенных микросхем на основе подходов Common Criteria. Безопасность информационных технологий, 32(4), 200-216. DOI: https://doi.org/10.26583/bit.2025.4.15.
Gruzdev S.L., Dyakov O.N., Bragin, D.S. (2025). Security assessment of trusted microcircuits based on Common Criteria approaches. IT Security (Russia), 32(4), 200-216. DOI: https://doi.org/10.26583/bit.2025.4.15 (in Russian).

3. Петлеванный А.А. и др. (2025). Формализация этапа поиска модулированных побочных электромагнитных излучений и наводок в процессе моделирования функции перехвата этих сигналов. Безопасность информационных технологий, 32(2), 59-72. DOI: https://doi.org/10.26583/bit.2025.2.05.
Petlevannyi, A.A. et al. (2025). Formalization of the search stage for modulated spurious electromagnetic emissions and pickups in the process of modeling the interception function of these signals. IT Security (Russia), 32(2), 59-72. DOI: https://doi.org/10.26583/bit.2025.2.05 (in Russian).

4. Шелепин Н.А. (2025) Основные положения физико-математической модели элемента памяти с плавающим затвором в режимах записи/стирания. Российский форум «Микроэлектроника 2025». 11-я научная конференция «ЭКБ и микроэлектронные модули»: сборник тезисов. Научно-технологический университет «Сириус», 21–27 сентября 2025 г. Москва: Техносфера, 2025, с. 382-383. EDN: CTKOFH.
Shelepin N.A. (2025). Basic provisions of the physical-mathematical model of a floating-gate memory element in write/erase modes. Russian forum «Mikroelektronika 2025». 11-ya nauchnaya konferentsiya «EKB i mikroelektronnye moduli»: sbornik tezisov. Nauchno-tekhnologicheskii universitet «Sirius», Sochi, September 21–27, 2025. Moscow: Tekhnosfera, 2025, pp. 382-383. EDN: CTKOFH (in Russian).

5. Сорокин Д.В., Шелепин Н.А. (2025). Расчет электрических характеристик режимов записи/стирания элементов энергонезависимой памяти на основе транзисторов с плавающим Российский форум «Микроэлектроника 2025». 11-я научная конференция «ЭКБ и микроэлектронные модули»: сборник тезисов. Научно-технологический университет «Сириус», 21–27 сентября 2025 г. Москва: Техносфера, 2025, с. 284-285. EDN: MXLNIK.
Sorokin D.V., Shelepin N.A. (2025). Calculation of electrical characteristics of write/erase modes of non-volatile memory elements based on floating-gate transistors. Russian forum «Mikroelektronika 2025». 11-ya nauchnaya konferentsiya «EKB i mikroelektronnye moduli»: sbornik tezisov. Nauchno-tekhnologicheskii universitet «Sirius», Sochi, September 21–27, 2025. Moscow: Tekhnosfera, 2025, pp. 284-285. EDN: MXLNIK (in Russian).

6. Fowler R.H., Nordheim L. Electron Emission in Intense Electric Fields. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. 1928, v. 119, no. 781, pp. 173-181. DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.1928.0091.

7. Gehring A., Selberherr S. Modeling of tunneling current and gate dielectric reliability for nonvolatile memory devices. IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 2004, v. 4, no. 3, pp. 306-319. DOI: https://doi.org/10.1109/TDMR.2004.836727.

8. Weinberg Z.A. On tunneling in metal-oxide-silicon structures. Journal of Applied Physics. 1982, v. 53, no. 7, pp. 5052-5056. DOI: https://doi.org/10.1063/1.331336.

9. Lenzlinger M., Snow E. H. Fowler-Nordheim Tunneling into Thermally Grown SiO₂. Journal of Applied Physics. 1969, v. 40, no. 1, pp. 278-283. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1657043.

10. Pavan P., Bez R., Olivo P., Zanoni E. Flash memory cells – an overview. Proceedings of the IEEE. 1997, v. 85, no. 8, pp. 1248-1271. DOI: https://doi.org/10.1109/5.622505.

11. Bez R., Camerlenghi E., Modelli A., Visconti A. Introduction to flash memory. Proceedings of the IEEE. 2003, v. 91, no. 4, pp. 489-502. DOI: https://doi.org/10.1109/JPROC.2003.811702.

12. Fazio A. Flash Memory Scaling. MRS Bulletin. 2004, v. 29, no. 11, pp. 802-807. DOI: https://doi.org/10.1557/mrs2004.233.

13. Toumi S., Ouennoughi Z., Murakami K. Effect of temperature on the Fowler-Nordheim barrier height, flat band potentials and electron/hole effective masses in the MOS capacitors. Physica B: Condensed Matter. 2020, v. 585. Article 412125. DOI: https://doi.org/10.1016/j.physb.2020.412125.

14. Hadjadj A., Simonetti O., Maurel T., Salace G., Petit C. Si–SiO₂ barrier height and its temperature dependence in metal-oxide-semiconductor structures with ultrathin gate oxide. Journal of Applied Physics. 2002, v. 91, no. 12, pp. 7699-7704. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1476709.

15. Ravindra N.M., Zhao J. Fowler-Nordheim tunneling in thin SiO₂ films. Smart Materials and Structures. 1992, v. 1, no. 3, pp. 197-201. DOI: https://doi.org/10.1088/0964-1726/1/3/002.

16. Pananakakis G., Ghibaudo G., Kies R., Papadas C. Temperature dependence of the Fowler–Nordheim current in metal-oxide-degenerate semiconductor structures. Journal of Applied Physics. 1995, v. 78, no. 4, pp. 2635-2641. DOI: https://doi.org/10.1063/1.360124.




DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2026.2.02

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.