Wyniki 1-7 spośród 7 dla zapytania: authorDesc:"TOMASZ GUTT"

Characterization of MOS structures with multilayer high-k insulator

Czytaj za darmo! »

Many problems regarding the quality of high-k insulator layers and the interface with silicon substrate have not been resolved yet. The high-k oxide structure is much more rigid than SiO2 [1]. Crystallization introduces nonuniformity of the grain size, and leads to a higher density of structural defects. Hence, various trapping and other charge redistribution mechanisms occur in the insulato[...]

Zastosowanie metody MPAS do określania przekrojów czynnych pułapek powierzchniowych w węgliku krzemu


  Stany pułapkowe na powierzchni granicznej półprzewodnik-izolator są czynnikiem pogarszającym wiele istotnych parametrów elektrycznych przyrządów MOS. Trwające od niemal pół wieku badania nad właściwościami i technologicznymi sposobami ograniczenia występowania pułapek powierzchniowych doprowadziły z jednej strony do niemal całkowitej eliminacji ich wpływu w technologii krzemowej, a z drugiej strony do powstania wielu metod charakteryzacji rozkładów pułapek. W ostatnich latach, w związku z wprowadzaniem na coraz szerszą skalę półprzewodników szerokoprzerwowych, w szczególności węglika krzemu (SiC), jako podłoża do realizacji przyrządów o bardzo atrakcyjnych parametrach temperaturowych i częstotliwościowych, konieczne stało się ponowne zmierzenie się z problemem pułapek powierzchniowych, które w tych materiałach wykazują szczególnie duże gęstości, wymagające nowych metod eliminacji. Wśród najbardziej rozpowszechnionych metod charakteryzacji pułapek powierzchniowych znajdują się metody oparte na wykorzystywaniu elektrycznej stymulacji wychwytu i emisji nośnika z pułapki przez zmianę jej odległości energetycznej względem poziomu Fermiego na powierzchni półprzewodnika poprzez zmianę napięcia na bramce. W tej grupie znajdują się metody oparte na pomiarze charakterystyk C-V, a także bardzo popularna metoda konduktancyjna [1]. Wśród ostatnio opracowanych metod zasługuje na uwagę metoda MPAS (Multiple Parameter Admittance Spectroscopy) [2, 3], której pewną modyfikację zaproponowano w niniejszej pracy w celu umożliwienia graficznej oceny przekrojów czynnych pułapek bez konieczności przeprowadzania żmudnych obliczeń. Metodę tę wykorzystano do analizy zależności przekrojów czynnych pułapek w kondensatorach MOS SiC-3C wykonanych z użyciem różnych materiałów bramki. Określanie przekrojów czynnych pułapek przy użyciu metody MPAS Wieloparametryczna anal[...]

Structural investigation of silicon carbide with micro-Raman spectroscopy

Czytaj za darmo! »

Silicon carbide (SiC) is a suitable wide band gap semiconductor for high power and frequency electronic devices. The most important advantages of the material are good thermal conductivity and high critical electric field. Surface oxidation of SiC wafers results in forming of native SiO2 layer on the surface of the substrate. However, the material has significant drawbacks. The most important one for the application in electronic devices is the reduction of the carrier mobility by near interface traps (NIT's). Raman spectroscopy is the experimental technique that can give information about the structure of the material without destruction of the sample. The Raman spectra depend on the investigated polytype the size of the microcrystals and the “impurities" such as carbon structures in the sample. The aim of this work was to investigate different polytypes of SiC (4H and 3C) with one-phonon and two-phonon Raman spectra. The attention was focused on this part of the range of the Raman Shift which contains the information about carbon related species that may be responsible for forming the traps. The structural data obtained from Raman spectra can be correlated with the electrical properties of the investigated structures. Streszczenie. Węglik krzemu (SiC) jest półprzewodnikiem o szerokiej przerwie energetycznej bardzo obiecującym jako materiał do wytwarzania tranzystorów wysokiej częstości i mocy. Najważniejsze zalety materiału to dobra przewodność cieplna oraz wysokie, krytyczne pole elektryczne. Powierzchniowe utlenianie SiC prowadzi do utworzenia dielektrycznej warstwy SiO2 na podłożu z węglika krzemu. Niestety, materiał ma również istotne wady. Najważniejsza z nich, z punktu widzenia zastosowania w podzespołach elektronicznych, to redukcja mobilności nośników ładunku elektrycznego przez położone w sąsiedztwie interfejsu pułapki (NIT's). Spektroskopia ramanowska jest techniką eksperymentalną umożliwiającą badanie struktury materiału be[...]

Badania właściwości struktur MOS na SiC dla wybranych rozwiązań technologiczno-konstrukcyjnych


  W Zakładzie Charakteryzacji Struktur Nanoelektronicznych ITE prowadzone są badania struktur półprzewodnikowych, wykonanych przy użyciu nowatorskich materiałów i procesów technologicznych. Przykłady takich innowacyjnych struktur, opracowywanych w ramach projektu InTechFun, są tematem przedstawianego artykułu. Prezentowane badania, dotyczące określenia istotnych parametrów schematów pasmowych takich struktur oraz ich właściwości mikro-strukturalnych, wymagały zastosowania oryginalnych i kompleksowych technik pomiarowych, wśród których należy podkreślić znaczenie opracowanych przez zespół metod fotoelektrycznych oraz zastosowanie spektroskopii mikro-ramanowskiej. Przedstawione wyniki badań dotyczą dwóch zagadnień związanych z opracowaniem struktur na węgliku krzemu. Jak wiadomo, problem kontaktów omowych do struktur na SiC wymaga opracowania niestandardowych rozwiązań. Jednym z nich jest wykonanie kontaktu z warstwami pośrednimi z węgla. Ocena jakości struktury takich kontaktów metodą spektroskopii mikro-ramanowskiej ma duże znaczenie dla dalszych prac technologicznych w tym zakresie. Interesującym zagadnieniem jest stwierdzona niejednorodność rozkładów niektórych parametrów elektrycznych struktur MOS w obrębie bramek, zależna m.in. od materiału bramki, izolatora bramkowego i warunków procesów technologicznych. Niejednorodność ta spowodowana jest wpływem szczególnego rozkładu naprężeń mechanicznych w strukturze przy krawędzi i wewnątrz bramek na poziomy niektórych potencjałów w strukturze MOS. Wyniki tych badań, prowadzonych metodami fotoelektrycznymi, pozwalają na optymalizację[...]

Kompleksowa charakteryzacja struktur elektronicznych na podłożach SiC metodami fotoelektrycznymi, elektrycznymi i optycznymi


  Zakład Charakteryzacji Struktur Nanoelektronicznych ITE specjalizuje się w opracowywaniu nowych metod charakteryzacji struktur i w zleconych nam badaniach partii struktur wytwarzanych w wiodących światowych i krajowych ośrodkach naukowych (m.in. z USA, Japonii i krajów Europy). Badania te prowadzimy wykorzystując zespół metod fotoelektrycznych, elektrycznych i optycznych. Zastosowanie tych metod przedstawione zostanie na przykładzie badań serii M2 struktur Metal-SiO2-SiC(3C) wytworzonych w firmie ACREO AB w Szwecji. Badania metodami fotoelektrycznymi Metody fotoelektryczne są specjalnością naszego zakładu, jako że dzięki opracowanej przez nas teorii zjawisk fotoelektrycznych w strukturach MOS dla małych natężeń pola elektrycznego w dielektryku, opracowaliśmy kilka oryginalnych, fotoelektrycznych metod pomiaru tych struktur [1,2]. Zastosowanie fotoelektrycznych metod pomiarowych umożliwia m.in. określenie schematu pasmowego badanych struktur MOS. Sposób i wyniki określania schematów pasmowych struktur serii M2 opisano dalej. Pierwszym krokiem w określaniu schematu pasmowego struktur jest pomiar wysokości barier potencjału na powierzchniach granicznych SiC(3C)-SiO2 (EBS) i Metal-SiO2 (EBG). W tym celu należy najpierw określić jaka część mocy promieniowania oświetlającego badaną strukturę jest od niej odbijana (R), a jaka część jest pochłaniana przez podłoże (T) i przez bramkę (A), w funkcji długości fali światła λ. Są to tzw. charakterystyki RTA, określane metodami optycznymi. Określenie wysokości barier EBS i EBG rozpoczyna się od pomiaru spektralnych charakterystyk fotoprądu IF = f(λ) dla szeregu różnych potencjałów bramki VG. Przykłady takich charakterystyk zdjętych dla struktury Al-SiO2-SiC(3C) (pomiar EBS) i dla struktury Ni-SiO2-SiC(3C) (pomiar EBG) pokazano odpowiednio na rys. 1a i 1b. Na podstawie tych charakterystyk Rys. 1. Charakterystyki spektralne IF = f(λ) zmierzone dla struktury: a) Al-SiO2-3C-Si[...]

Wpływ materiału bramki, metody wytwarzania SiO2 i efektu krawędzi bramki na rozkłady gęstości pułapek powierzchniowych w kondensatorach MOS na 3C-SiC


  Węglik krzemu o politypie 3C ma istotne zalety w porównaniu z politypami heksagonalnymi - wysoką ruchliwość elektronów w polu elektrycznym o małym natężeniu, dużą prędkość unoszenia elektronów w nasyceniu, małą energię jonizacji donorów i małą gęstość pułapek na powierzchni granicznej SiO2/3C-SiC. Oczekuje się zatem, że może on być - mimo węższej przerwy energetycznej - istotnym konkurentem politypów 4H-SiC i 6H-SiC. Zwłaszcza w zastosowaniach związanych z przełączaniem mocy wspomniane cechy decydują o możliwości wytworzenia tranzystorów MOS-FET spełniających występujące tam krytyczne wymagania [1, 2]. Eksperymenty, których celem było opracowanie technologii wykonania izolatora bramkowego na bazie SiO2 osadzanego w procesie PECVD oraz dobór materiału bramki, pozwoliły na zbadanie zależności między poszczególnymi układami technologicznymi a najważniejszymi parametrami systemu MOS: przebiegiem charakterystyk C-V i przebiegiem rozkładów energetycznych gęstości pułapek powierzchniowych Dit-E. Dane eksperymentalne W eksperymencie technologicznym wykonanym przez ACREO AB użyto dwóch identycznych płytek 3" z warstwą epitaksjalną 3C-SiC (001) o grubości 10 μm i typie domieszkowania n (2…3·1015 cm-3) dostarczonych przez firmę Hoya. Na pierwszej płytce osadzono 54 nm SiO2 metodą PECVD w czasie 45 sekund, a następnie wygrzano tę płytkę w mokrym tlenie w temperaturze 950oC w czasie 3 godzin. Na drugiej, kontrolnej płytce wykonano utlenianie powierzchni w mokrym tlenie w temperaturze 1150oC w czasie 1 godziny. Następnie każdą z płytek pocięto na ćwiartki i wykonano na nich kondensatory MOS z bramkami z niklu, aluminium, złota i polikrzemu (+TiW). Do oznaczania wariantu technologicznego w tekście stosowane będ[...]

Wytwarzanie i charakteryzacja cienkich warstw tlenku hafnu dla zastosowań w technologii MOSFET w węgliku krzemu


  Jednym z najważniejszych procesów w technologii wytwarzania tranzystorów MOSFET jest osadzanie dielektryka bramkowego. W technologii krzemowej doskonałej jakości naturalny dielektryk bramkowy w postaci SiO2 stał się motorem rozwoju mikroelektroniki. Podobnie jak krzem, węglik krzemu również utlenia się w obecności atmosfery utleniającej tworząc SiO2. O ile układ SiO2/Si ma wręcz doskonałe parametry elektrofizyczne, układ SiO2/SiC cierpi na wiele różnych niedoskonałości. Związane jest to przede wszystkim z obecnością węgla w układzie SiO2/SiC powstającym podczas wysokotemperaturowego utleniania SiC. Część z atomów węgla akumuluje się w obszarze przejściowym SiO2/SiC prowadząc do powstawania centrów defektowych. Wpływa to na powstawanie stanów pułapkowych, które znacząco ograniczają ruchliwość nośników w kanale tranzystora [1]. Równolegle prowadzi się badania związane z wytwarzaniem i charakteryzacją alternatywnych materiałów dielektrycznych, które również nie przyniosły całkowicie satysfakcjonujących rezultatów [2]. Bardzo ciekawą i rokującą na przyszłość metodą wytwarzania bramki tranzystora MOSFET jest stosowanie dielektryków podwójnych SiO2/dielektryk o wysokiej przenikalności elektrycznej. Bardzo cienka warstwa SiO2 stanowi bufor pomiędzy powierzchnią SiC a dielektrykiem o wysokiej stałej dielektrycznej. Zadaniem warstwy buforowej jest zapewnienie odpowiedniej jakości interfejsu pomiędzy SiC a warstwą dielektryka oraz zmniejszenie prądu upływu bramki. Warstwy dielektryczne o wysokiej wartości przenikalności elektrycznej pozwalają na zwiększenie niezawodności tranzystorów MOSFET. Przede wszystkim wysoka stała dielektryczna powoduje zmniejszenie pola elektrycznego w obszarze dielektryka podbramkowego, co zwiększa jego niezawodność. Wśród materiałów dielektrycznych o wysokiej względnej przenikalności wysoką pozycję zajmuje tlenek hafnu HfO2 charakteryzujący się zarówno wysoką stałą dielektryczną (εr ≈ 15[...]

 Strona 1