Wyniki 1-10 spośród 11 dla zapytania: authorDesc:"HENRYK M. PRZEWŁOCKI"

Opracowanie fotoelektrycznej metody LPT pomiaru napięcia wyprostowanych pasm UFB w półprzewodniku

Czytaj za darmo! »

Podjęcie prac na opracowaniem fotoelektrycznej metody LPT (Light Pulse Technique) pomiaru napięcia wyprostowanych pasm UFB w półprzewodniku podyktowane było zbyt małą dokładnością dotychczasowych metod określania tego parametru. Dokładność pomiarów charakterystyk pojemnościowonapięciowych C = f (UG) kondensatora MOS jest nie lepsza niż ±100 mV, a w przypadku pomiarów struktur o podłoż[...]

Badanie rozkładów przestrzennych napięcia wyprostowanych pasm w półprzewodniku UFB w strukturach MOS

Czytaj za darmo! »

Naprężenia mechaniczne, które panują w tlenku pod powierzchnią metalowej bramki struktury MOS [6,7] jak się spodziewamy, są główną przyczyną różnic w lokalnych wartościach pewnych parametrów struktury MOS mierzonych w różnych miejscach metalowej bramki. Mają nierównomierny kształt i pod środkową częścią bramki ze ściskających zmieniają się gwałtownie w rozciągające w pobliżu krawędzimetalowe[...]

Metody określania napięcia wyprostowanych pasm w półprzewodniku w strukturze MOS


  Napięcie wyprostowanych pasm w półprzewodniku VFB w nowoczesnych, skalowanych przyrządach nanoelektronicznych odgrywa znaczącą rolę w określeniu wartości napięcia progowego VT . Napięcie VT , będące najważniejszym parametrem każdego tranzystora MOS decyduje m.in. mocy pobieranej przez układ. Napięcie VFB definiuje się jako napięcie bramki VG potrzebne do osiągnięcia stanu wyprostowanych pasm w półprzewodniku na powierzchni granicznej dielektryk-półprzewodnik, dla którego potencjał powierzchniowy półprzewodnika φS = 0. Sytuacja ta została schematycznie pokazana na rys. 1. Napięcie VFB jest określone następująco [1]: (1) OX eff FB MS C Q V = φ - gdzie: φ MS - efektywna kontaktowa różnica potencjałów [V], Qeff - ładunek efektywny na granicy dielektryk-półprzewodnik [C/cm2], COX - pojemność dielektryka [F/cm2]. Relatywny wpływ czynników φ MS i Qeff we wzorze (1) na wartość napięcia VFB zmieniał się w czasie wraz z postępem technologii. Osiągnięcie lepszej kontroli procesu technologicznego przyczyniło się do otrzymania niższych wartości ładunku Qeff na granicy dielektryk-półprzewodnik. Także, stale malejąca grubość warstwy dielektryka pozwoliła na znaczną redukcję stosunku Qeff /COX . Wszystko to sprawiło, że dominujący wpływ na wartość VFB odgrywa efektywna kontaktowa różnica potencjałów φ MS. Wartość φ MS może być bardzo dokładnie określona przy użyciu fotoelektrycznych technik pomiaru tego parametru [2]. W pracy tej omówiono różne metody określania napięcia wyprostowanych pasm VFB , a także dokonano porównania wyników otrzymanych za pomocą tych metod. Elektronika 10/2010 19 Metody określania napięcia VFB Metody określania napięcia VFB w strukturze MOS można podzielić na trzy grupy: metody obliczeniowe i graficzne - oparte na pomiarze elektrycznym charakterystyki pojemnościowonapięciowej C (VG ) struktury MOS oraz metodę fotoelektryczną, w której czynnikiem pobudzającym jest światło. Poniże[...]

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[...]

Opracowanie modelu rozkładów parametrów elektrycznych struktury MOS w płaszczyźnie powierzchni okrągłej bramki tej struktury

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów elektrycznych i fotoelektrycznych niektórych parametrów struktur MOS na podłożu krzemowym. Struktury użyte w badaniach były tak dobrane, aby różniły się między sobą parametrami konstrukcyjnymi, a głównie wielkością i kształtem aluminiowej bramki. Miało to na celu zestawienie wyników pomiarów w funkcji współczynnika R zdefiniowanego jako stosunek obwodu bramki do jej powierzchni. Malejące zależności mierzonych parametrów w funkcji rosnącej wartości R są dowodem na to, że dany parametr ma charakterystyczny kopułowaty kształt rozkładu w płaszczyźnie powierzchni bramki z wartościami największymi na środku bramki i najmniejszymi na jej krawędziach. Taki kształt rozkładu przypisywany jest wpływowi naprężeń mechanicznych w dielektryku pod powierzchnią metalowej bramki struktury MOS. Opracowany został model analityczny rozkładów przestrzennych dla struktur z okrągłą bramką. Abstract. Characteristic properties of electrical parameters of MOS structures on Si substrates are discussed in this work. The investigated structures differed in shapes (square, circle) and dimensions of the aluminum metal gates. Values of some electric parameters (e.g. flat-band voltage in the dielectric, VG0) obtained on structures with different gate areas decrease monotonically with increasing parameter R, defined as the ratio of the gate perimeter to the gate area. It is found that VG0 values are different at the gate center and gate edges with higher values in the middle of the gate and lower values at the gate edges. Such behavior supports our hypothesis that mechanical stress distribution in the dielectric under the gate causes nonuniform distributions of some electric parameters over the gate area of MOS structure. A model is proposed of this distribution for MOS structures of circular shape which remains in agreement with experimental results. (Development of a model of electrical parameter distributions over the MOS structure circ[...]

Określanie schematów pasmowych struktur MOS na podłożu SiC(4H) DOI:10.12915/pe.2014.09.24

Czytaj za darmo! »

W celu określenia schematów pasmowych struktur MOS wykonanych na podłożu z węglika krzemu SiC(4H) wykorzystano szereg technik charakteryzacji: elektrycznych, optycznych oraz fotoelektrycznych. Szczególnie przydatne są pomiary fotoelektryczne, które pozwalają na wyznaczenie wysokości barier potencjału na powierzchniach granicznych dielektryka, jak również pozwalają na określenie położenia energetycznego stanów powierzchniowych na granicy SiO2/SiC. Praca przedstawia wyniki pomiarów wykonanych na kondensatorach MOS z aluminiową bramką Al oraz z warstwą dielektryka wykonaną w dwóch różnych technologiach (chemiczne osadzanie i termiczne utlenianie). Abstract. In order to determine band diagrams of the MOS structures made on SiC(4H) substrate several measurement techniques were used: electrical, optical and photoelectric methods. Particularly photoelectric methods are useful since they allow determination of barrier heights at the both dielectric interfaces. In this work measurement results performed on MOS capacitors with aluminum metal gate and with different dielectric layers (chemical deposition and thermal oxidation) are presented. Band diagrams of the MOS structures made on SiC(4H) substrate Słowa kluczowe: struktura MOS, schemat pasmowy, stany powierzchniowe. Keywords: MOS structure, band diagram, interface states. doi:10.12915/pe.2014.09.24 Wstęp Węglik krzemu SiC jest związkiem półprzewodnikowym, który ze względu na swoje właściwości jest niezwykle atrakcyjnym materiałem podłożowym do zastosowań w nowoczesnej elektronice. Niewątpliwą zaletą SiC jest dużo większa przerwa zabroniona EG (w zależności od politypu wynosi odpowiednio: 3C - 2,38, 6H - 3,02, 4H - 3,26 eV) [1] w stosunku do przerwy energetycznej krzemu Si (1,12 eV). Przyrządy półprzewodnikowe oparte na węgliku krzemu mogą pracować w warunkach bardziej ekstremalnych w stosunku do przyrządów krzemowych, m.in. dla wyższych temperatur i częstotliwości oraz są bardziej odporne[...]

Określanie schematów pasmowych struktur MOS o różnej metalizacji bramki na podłożu 3C-SiC


  Węglik krzemu (SiC) jako materiał do budowy przyrządów półprzewodnikowych wykazuje kilka istotnych zalet w stosunku do krzemu. Mają na to wpływ przede wszystkim lepsze właściwości elektryczne (np. duże pola przebicia) i termiczne (np. dobra przewodność cieplna) jak również szeroka przerwa zabroniona, zależna od politypu (3C-2.36, 4H-3.23 eV) [1]. Polityp 3C-SiC ma mniejszą przerwę energetyczną niż polityp 4H-SiC co powoduje, że jego pola przebicia są mniejsze. Natomiast w tranzystorach z węglika krzemu 3C-SiC uzyskuje się większą o rząd wielkości ruchliwość nośników w kanale, dzięki temu, że pułapki brzegowe (near interface traps) występują w tym przypadku w paśmie przewodnictwa podczas gdy w politypie 4H-SiC pułapki te występują w przerwie zabronionej [2, 3]. Przewiduje się, że koszt wytwarzania 3C-SiC będzie niższy w porównaniu z innymi politypami ze względu na możliwość produkcji na standardowym podłożu krzemowym [4]. Cechy te sprawiają, że węglik krzemu 3C-SiC jest odpowiednim materiałem na przyrządy pracujące dla średnich napięć (600, 1200 V) i dla wysokich częstotliwości pracy. Zrozumienie właściwości fizycznych struktury MOS na podłożu 3C-SiC jest ważne w celu optymalizacji i dalszego rozwoju urządzeń elektronicznych. Niniejsza praca przedstawia wyniki pomiarów parametrów elektrycznych struktur MOS na podłożach 3C-SiC różniących się metalizacją bramki (Al, Ni oraz Au). Do tego celu wykorzystano szereg metod elektrycznych, optycznych i fotoelektrycznych, a także użyto odpowiednich metod obliczeniowych. Wszystkie te zabiegi miały na celu określenie i porównanie schematów pasmowych dla różnych struktur MOS. Dane eksperymentalne Kondensatory MOS wytworzone zostały na 3" płytce 3C-SiC(n) o orientacji (001). Warstwa epitaksjalna typu n o grubości ok. 10 μm została na powierzchni domieszkowana azotem na poziomie 2~3⋅1015 cm-3. Warstwa tlenku SiO2 wytworzona została przy użyciu zaawansowanego procesu utleniania. [...]

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[...]

Zależność parametrów elektrycznych struktury MOS wykonanej na podłożu SiC od wielkości metalowej bramki


  Jak wynika z badań prowadzonych w naszym laboratorium, niektóre parametry elektryczne struktur Al-SiO2-Si posiadają charakterystyczny, nierównomierny kształt rozkładu w płaszczyźnie powierzchni bramki [1-6]. Do parametrów tych należą: efektywna kontaktowa różnica potencjałów φMS, wysokość bariery potencjału na granicy metal-dielektryk EBG oraz napięcie wyprostowanych pasm w półprzewodniku VFB. Otrzymane rozkłady przestrzenne charakteryzują się wartościami największymi na środku struktury, mniejszymi na jej krawędziach oraz najmniejszymi na rogach, a za taki kształt (wg naszej hipotezy) odpowiadają naprężenia mechaniczne panujące w warstwie dielektryka pod powierzchnią metalowej bramki [7-9]. Powyższe wyniki potwierdzono na różnych technologicznie strukturach Al-SiO2-Si (różna grubość bramki i dielektryka, różny poziom domieszkowania podłoża, itp.), co pozwala sądzić że również w przypadku struktur opartych na podłożu z węglika krzemu SiC (polityp 3C) możliwe będzie zaobserwowanie podobnych rozkładów. Na rysunku 1 przedstawiono wyniki pomiarów wartości φMS(x) w zależności od położenia małej plamki na powierzchni bramki (plamkę przesuwano wzdłuż przekątnej kwadratowej bramki oraz przez środek wzdłuż krawędzi bramki), natomiast rysunek 2 pokazuje analogiczny wynik otrzymany dla bariery EBG (w tym przypadku pomiary lokalnych wartości bariery potencjału przeprowadzono w obu kierunkach x i y, a następnie wartości te dopasowano wielomianem trzeciegi stopnia). Wyniki zaprezentowane na rysunkach 1 oraz 2 otrzymane zostały na podstawie pomiarów fotoelektrycznych wykorzystujących zjawisko fotoemisji wewnętrznej [10]. Strukturę oświetlono małą plamką (mniejszą od rozmiarów bramki badanej struktury), co pozwoliło na skanowanie powierzchni struktury i pomiar lokalnych wartości tych parametrów (φMS oraz EBG). W celu określenia podobnych zależności dla napięcia VFB nie można posłużyć się tą metodą (trwają prace nad opracowani[...]

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[...]

 Strona 1  Następna strona »