Анотація до роботи:

Шинкаренко В.В. Структурна релаксація нанорозмірних плівок Та₂О₅, вирощених на підкладках p-Si, стимульована мікрохвильовою обробкою. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена дослідженню атермічного впливу мікрохвильового опромінення на МДН структури з Та₂О₅ плівками. Розглянуто вплив НВЧ обробки в залежності від технологічних аспектів створення структур. В роботі розвивається перспективний напрямок фізики твердого тіла, пов’язаний як з направленим технологічним відпалом МДН структур, так і зі збільшенням їх стійкості до НВЧ опромінення.

Вперше було виявлено немонотонні зміни електрофізичних та структурних параметрів МДН структур з плівками Та₂О₅ під впливом мікрохвильового опромінення частотою 2,45 ГГц та визначено оптимальний діапазон часу експозиції. Показано, що дані зміни впливають перш за все на межу розділу діелектрик-напівпровідник. Перевірено та підтверджено припущення про те, що зменшення внутрішніх механічних напруг в цій області приводить до підвищення стійкості МДН структур. Для зменшення внутрішніх механічних напруг було використано легування плівки Та₂О₅ титаном.

1. Вперше досліджено вплив НВЧ опромінення на МДН структури з нанотовщинною діелектричною плівкою Та₂О₅ (нанесеною як методом магнетронного напилення в кисневмісній атмосфері - МНОТ, так і методом термічного окислення танталу - ТОТ) товщиною 15–30 нм. Показано, що обробка оптимальною дозою приводить до покращення електрофізичних параметрів виготовлених структур.

2. Встановлено, що основні структурні та електрофізичні зміни в МДН структурах під впливом НВЧ опромінення відбуваються на межі розділу Та₂О₅-Si, що супроводжується релаксацією ВМН та масопереносом нанорозмірного шару SiO_x, що формується на межі розділу під час нанесення плівки.

3. Вперше експериментально виявлено ефект структурно-домішкового впорядкування перехідної області SiO_x-Si, в структурі Та₂О₅-SiO_x-Si, при цьому спостерігалось поверхневе квантування енергії електронів в трикутній потенційній ямі, що виникає в результаті інверсії поверхневої провідності.

4. Експериментальне порівняння мікрохвильового впливу на характеристики МДН структур показало вищу стійкість та досконалість структур з нанотовщинними плівками Та₂О₅ отриманими методом термічного окислення.

5. Запропоновано гіпотезу, згідно якої зменшення ВМН на межі розділу Та₂О₅-Si приводить до зростання стійкості МДН структур до НВЧ опромінення. Вперше її практично перевірено шляхом легування нанотовщинної плівки Та₂О₅ титаном, що привело як до зростання стійкості структур до НВЧ впливу так і до зменшення ВМН на межі розділу Ta₂O₅:Ti-SiO_xTi_y-Si.

6. Вперше досліджено короткочасову (від 30 хв) та довгочасову (два роки) релаксацію МДН структур з плівками Та₂О₅. Виявлено, що основні зміни в подібних структурах з товщиною плівки 24 нм відбуваються протягом перших 10 год. Після короткочасової релаксації електрофізичні характеристики лишалися стабільними протягом 30 днів. Довготривала релаксація протягом двох років показала, що структури з товщиною плівки Та₂О₅ 60 нм релаксують до вихідного стану, в той час як структури з тоншими плівками, товщиною 30 нм, за той же період не релаксують до вихідного стану.

7. Розроблено програмне забезпечення для експресного аналізу ВФХ та накопичення результатів для статистичної обробки.

Публікації автора:

1. Effect of active actions on the properties of semiconductor materials and structures / [Atanassova E. D., Belyaev A. E., Konakova R. V., Lytvyn P. M., Milenin V. V., Mitin V. F., Shynkarenko V. V.] ; ed. A. E. Belyaev, R. V. Konakova. – Kharkiv : NTC “Institute for Single Crystals”, 2007. – 216 р.

2. Шинкаренко В. В. Влияние микроволнового излучения на вольтфарадные характеристики кремниевых МДП структур / Шинкаренко В. В. // Петербургский Журнал Электроники. – 2004. – № 2. – С. 34–37.

3. Effect of microwave radiation on the properties of Ta₂O₅-Si microstructures / [Atanassova E., Konakova R. V., Mitin V. F., Koprinarova J., Lytvyn O. S., Okhrimenko O. B., Shinkarenko V. V., Virovska D.] // Microelectronics Reliability. – 2005. – V. 45. – P. 123–135.

4. Петлицкая Т. В. Изменение емкостных характеристик кремниевых МОП структур под влиянием малых доз СВЧ излучения / Т. В. Петлицкая, И. В. Простов, В. В. Шинкаренко // Известия Азербайджанского Национального Аэрокосмического Агенства. – 2006. – № 1. – С. 145–147.

5. Шинкаренко В. В. Влияние активных обработок на пленки Та₂О₅ и кремниевые МДП-структуры на их основе (обзор) / В. В. Шинкаренко // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. – 2007. – Вып. 42. – С. 114–127.

6. Microwave effect on Ti-doped Ta₂O₅ stacked capacitors / [Atanassova E., Konakova R. V., Mitin V. F., Spassov D., Lytvyn O. S., Shynkarenko V. V.] // Recent Patents on Electrical Engeneering. – 2008. – Vol. 1, No. 1. – P. 47–58.

7. Microwave irradiation impact on Ta₂O₅ stack capacitors with different gates / [Atanassova E., Mitin V. F., Konakova R. V., Spassov D., Shynkarenko V. V.] // Semiconductor Science and Technology. – 2008. – Vol. 23. – 035004 (10 pp).

8. The features of structural-impurity ordering of interfaces in Ta₂O₅-p-Si heterostructures (exposed to microwave pretreatment and aging) induced by further microwave treatment / [Atanassova E., Kolyadina E. Yu., Konakova R. V., Matveeva L. A., Mitin V. F., Shynkarenko V. V.] // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2008. – Vol. 11, № 4. – P. 311–318.

9. Structural-Phase Ordering in Ta₂O₅ – p-Si Heterosystem Enhanced by Microwave Processing / [Atanassova E., Boltovets N. S., Kolyadina E. Yu., Konakova R. V., Koprinarova J., Matveeva L. A., Milenin V. V., Mitin V. F., Shynkarenko V. V., Voitsikhovskyi D. I.] // Proc. 23^rd International Conference on Microelectronics (MIEL 2002), Ni, Yugoslavia, 12–15 May, 2002. – Vol. 2. – P. 531–534.

10. The effects in Ta₂O_{5 –} p-Si heterostructures induced by microwave treatment / [Atanassova E., Kolyadina E. Yu., Konakova R. V., Koprinarova J., Lytvyn O. S., Lytvyn P. M., Matveeva L. A., Milenin V. V., Mitin V. F., Shynkarenko V. V., Voitsikhovskyi D. I.] // In: Proc. 14^th International Symposium “Thin Films in Optics and Electronics”, April 22–27, 2002, Kharkov, Ukraine. – Kharkov, 2002. – P. 84–87.

11. Шинкаренко В. В. Исследование влияния СВЧ излучения на гетеропереход Та₂О₅ – Si / В. В. Шинкаренко // Матеріали ІХ міжнар. конф. “Фізика і Технологія Тонких Плівок”, Травень 19–24, 2003, Івано-Франківськ, Україна. – Івано-Франківськ, 2003. – С. 131.

12. Шинкаренко В. В. Физико-технологические аспекты управления свойствами гетероструктур Та₂О₅ – p-Si / В. В. Шинкаренко // Тези доповідей
    ІV міжнар. школи-конф. “Актуальні проблеми фізики напівпровідників”, Червень 24–27, 2003, Дрогобич, Україна. – Івано-Франківськ, 2003. – С. 74.

13. Шинкаренко В. В. Исследование влияния СВЧ излучения на ВАХ и ВФХ структуры TiN-Ta₂O₅-pSi / В. В. Шинкаренко // МНТК “Информационные и электронные технологии в дистанционном зондировании”, Баку, 20–23 декабря 2004 г. – Баку, 2004. – С. 352–354.

14. Шинкаренко В. В. Вплив НВЧ випромінювання на електрофізичні властивості кремнієвих МДП структур / В. В. Шинкаренко // Матеріали
    Х міжнар. конф. “Фізика і Технологія Тонких Плівок”, Травень 16–21, 2005, Івано-Франківськ, Україна. – Івано-Франківськ, 2005. – С. 135–136.

15. Шинкаренко В. В. Вплив короткочасового малопотужного НВЧ випромінювання на електрофізичні параметри кремнієвих МДП структур / В. В. Шинкаренко // V міжнар. школа-конф. “Актуальні проблеми фізики напівпровідників”, Україна, Дрогобич, 27–30 червня 2005 р. – Івано-Франківськ, 2005. – С. 214–215.

16. Шинкаренко В. В. Влияние СВЧ излучения на параметры МДП структур металл-Та₂О₅-pSi / В. В. Шинкаренко // Материалы 6-ой междунар. конф. ВИТТ-2005, Минск, Беларусь, 28–30 сентября, 2005. – Минск, 2005. – С. 439–440.

17. Шинкаренко В. В. Влияние микроволнового излучения на электрофизические параметры МДП структур Au-Ta₂O₅-pSi / В. В. Шинкаренко, Е. Атанасова // Тезисы докладов 2^-ой междунар. науч.-тех. конф. “Сенсорная Электроника и Микросистемные Технологии” (SEMST-2), Одесса, Украина,
    26–30 июня 2006. – Одесса, 2006. – С. 282.

18. Шинкаренко В. В. Модификация электрофизических параметров МДП структур с тонким диэлектриком Та₂О₅ кратковременным СВЧ отжигом / В. В. Шинкаренко // Материалы XI междунар. конф. “Физика и технология тонких пленок и наносистем”, Ивано-Франковск, Украина, 7–12 мая 2007. – Ивано-Франковск, 2007. – Т. 1. – С. 108–109.

19. Влияние микроволнового излучения на емкостные характеристики МОП структур Al-SiO₂-Si / [Конакова Р. В., Матвеева Л. А., Колядина Е. Ю., Петлицкая Т. В., Шинкаренко В. В.] // Материалы 7-й междунар. конф. “Взаимодействие излучений с твердым телом”, Минск, Беларусь, 26–28 сентября 2007. – Минск, 2007. – С. 195–196.