Investigation of flat-band voltage distributions over the gate area of Al.-SiO2-Si structures

• Autorzy: Piskorski K. , Przewłocki H. M.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowano nową, dokładną fotoelektryczną metodę pomiaru lokalnych wartości napięcia wyprostowanych pasm VFB w półprzewodniku w strukturze MOS. Metoda SLPT (Scanning Light Pulse Technique) pozwala na pomiar lokalnych wartości VFB bardzo małą plamką światła (mniejszą od rozmiarów bramki struktury MOS) w różnych miejscach na strukturze i tym samym pozwala określić rozkład przestrzenny VFB(x,y) w płaszczyźnie powierzchni bramki struktury MOS. Wykazano, że rozkład napięcia VFB(x,y) dla struktur MOS (Al-Si02-Si) ma charakterystyczny kształt z wartościami największymi na środku oraz najmniejszymi na rogach kwadratowej bramki. Przeprowadzono pomiary elektryczne charakterystyk C(V) struktur MOS, na podstawie których wyznaczono wartości napięć VFB. Pomiary te wykonano na strukturach MOS o różnej wielkości kwadratowej bramki, czyli o różnym stosunku R obwodu do powierzchni tej bramki. Wykazano, że wartości VFB maleją wraz ze wzrostem stosunku R, co jest potwierdzeniem faktu, że wartości VFB w pobliżu krawędzi kwadratowej bramki są mniejsze od tych w środkowej części bramki. We wcześniejszych badaniach wykazano, że efektywna kontaktowa różnica potencjałów

EN

A new, high precision photoelectric measurement method of the local flat-band voltage VFB values in MOS structures has been developed. This method, called SLPT (Scanning Light Pulse Technique) consists in scanning the whole gate area with the small light spot, which allows determination of the local VFB value distribution over the gate area. It was found that in Al-Si02-Si structures the local values of VFB in the central part of the metal gate are higher than at gate corners. This characteristic non-uniform, dome-like shape of VFB(x,y) distribution over the gate area was obtained for many MOS structures made in different technological processes. To confirm these results the measurements of the VFB voltage by classical C(V) characteristics method were performed. It turned out that VFB values (for the entire gate area) decrease monotoni-cally with the /?-ratio of the gate perimeter to gate area. Such behavior confirms that local VFB values in the vicinity of gate edges are lower than in the central part of the gate. It supports our hypothesis that the mechanical stress existing in the oxide under the metal gate of the MOS structure has a dominating influence on the shape of the VFB(x,y) distribution.

Słowa kluczowe

PL

napięcie wyprostowanych pasm w półprzewodniku; struktura MOS

EN

flat-band voltage; MOS structure

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją
• Rocznik: 2010
• Tom: Nr 14
• Strony: 65--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Piskorski K.

autor

Przewłocki H. M.

• Department of Characterisation of Nanoelectronic Structures, Institute of Electron Technology,

Bibliografia

• [1],H. M. Przewłocki, Microel. Reliab., vol. 40(4-5), p. 581-584, 2000.
• [2] A. Kudła, H. M. Przewłocki, et al., Thin Solid Films, vol. 450, p. 203-206, 2004.
• [3] S. M. Hu, J. Appl. Phys., vol. 70(6), p. 53-80, 1991.
• [4] E. H. Nicollian, J. R. Brews, John Wiley & sons, New York, 1982.
• [5] K. Piskorski, H. M. Przewłocki, Bull, of the Pol. Acad, of Sci., vol. 54(4), p. 461-468, 2006.
• [6] H. M. Przewłocki, K. Piskorski, et al., Thin Solid Films, vol. 516, p. 4184-4189, 2008.
• [7] A. Jakubowski, S. Krawczyk, Electron Technology, vol. 11(1/2), p. 23-35, 1978.
• [8] H. M. Przewłocki, H. Z. Massoud, et al., Microel. Engineering, vol. 72, p.165-173, 2004.
• [9] O. Engstrom, A. Carlsson, J. Appl. Phys., vol. 54 (9), p. 5245-5251, 1983.