Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Gutt T., Piskorski K., Przewłocki H. M., Borowicz P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 9

44-46

PL

W artykule omówiono wybrane badania struktur na SiC, przeprowadzone w ramach realizacji projektu InTechFun. Wymagały one zastosowania kompleksu zaawansowanych metod optycznych, fotoelektrycznych i elektrycznych, które pozwoliły na ujawnienie własności strukturalnych kontaktów krzemkowych do SiC oraz wpływu mikro-naprężeń mechanicznych w bramce na niektóre parametry kondensatorów MOS na węgliku krzemu. W szczególności wykonano metodą spektroskopii mikro-ramanowskiej analizę właściwości warstwy węglowej w kontaktach omowych na węgliku krzemu przez porównanie struktury widzianej od strony krzemków oraz podłoża z SiC. Zbadano także metodą foto-elektryczną zależności kontaktowej różnicy potencjałów (φ MS), wysokości barier potencjału na powierzchniach granicznych bramka-izolator (E BG) oraz izolator-półprzewod-nik (E BS) oraz napięcie wyprostowanych pasm (V FB) od stosunku krawędzi do powierzchni bramki (współczynnik R = obwód/powierzchnia) dla różnych materiałów bramek w układzie bramka-SiO₂-SiC.

EN

The results of MOS SiC structures investigation under InTechFun project were presented. Complex and advanced methods, based on electrical, photo-electric and optical measurements were required in order to determine the microstructural properties of the ohmic contacts to SiC and to detect the influence of the mechanical stress distribution under the gate on some electrical parameters in the MOS structures. In the first study, micro-Raman spectroscopy was adopted to analyse the microstructure of silicide/carbonic layers formed within the ohmic contact to SiC. The spectra obtained by illuminating the contact once from the top and then from the bottom were compared. In the second study, the effective contact potential difference φMS, the barrier height at the gate-dielectric interface E BG and the flat-band in semiconductor voltage VFB of the MOS 3C-SiC structure were measured using several electric and photoelectric techniques.

2

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

Piskorski K., Przewłocki H. M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2010

|

Nr 14

65-70

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.

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

3

LPT and SLPT Measurement Methods of Flat-Band Voltage (VFB) in MOS Devices

Piskorski K., Przewłocki H. M.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2009

|

nr 4

76-82

EN

The photoelectric techniques are often used for the measurements of metal oxide semiconductor (MOS) structure parameters. These methods, which consist in illuminating the MOS structure with a semitransparent metal gate by a UV light beam, are often competitive for typical electric measurements. The results obtained by different photoelectric methods are, in many cases, more accurate and reproducible than the results of other measurements. The flat-band voltage VFB is an important parameter of any MOS structure since its value influences the threshold voltage VT , which decides for example about power consumption of MOS transistors. One of the methods to measure the VFB value is the electric method of C(V) characteristic. This method involves certain calculations and requires the knowledge about parameters of the investigated sample. The accuracy of this method is rarely better than š100 mV (for higher doping of the substrates the accuracy is worse). The other method of VFB value determination, outlined in this article, is the photoelectric light pulse technique (LPT) method. This method based on the idea proposed by Yun is currently being optimized and verified experimentally.

4

Opracowanie fotoelektrycznej metody LPT pomiaru napięcia wyprostowanych pasm U FB w przewodniku

Piskorski K., Przewłocki H. M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 1

59-63

PL

Przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem fotoelektrycznej metody określania wartości napięcia wyprostowanych pasm U FB w półprzewodniku, zwanej metodą LPT (Light Pulse Technique). Kontynuacja prac nad rozwojem jej podyktowana była bardzo obiecującymi wynikami uzyskanymi w pierwszym etapie badań, gdy otrzymano lepszą dokładność i powtarzalność metody LPT w porównaniu z metodami elektrycznymi (z charakterystyk C = f(U G)). Omówiono wyniki pomiarów napięcia U FB w funkcji współczynnika R, tj. stosunku obwodu do powierzchni bramki struktury MOS. Zależność ta jest malejąca, tzn. U FB maleje wraz ze wzrostem R. Wynik ten wskazuje, że lokalne wartości U FB w pobliżu krawędzi struktury są mniejsze od wartości mierzonych w środkowej części bramki. Opisano także inny wariant metody LPT umożliwiający weryfikację mierzonego napięcia U FB. Zagadnienie określania napięcia U FB opisano także pod kątem różnej mocy światła użytego do pomiarów. Celem było obliczenie współczynnika efektywnego poziomu generacji świetlnej na podstawie wyników pomiarów charakterystyk C = f(U G) oraz sygnałów u = f(U G). Rezultaty obliczeń porównano z wynikami otrzymanymi z opracowanego modelu analitycznego.

EN

Recently, we have developed a photoelectric measurement method LPT {Light Pulse Technique) which allows to measure very accurately the flat-band voltage V FB in MOS structure. Making comparison between V FB values obtained by different methods - electric (where V FB value is calculated from C = f(V G) characteristics) and photoelectric it is clearly seen that the electric method is more inaccurate than photoelectric method LPT. We have shown, that in AI-SiO2-Si structures the φ MS(x,y) distribution over the gate area is highly non uniform and has a dome-like shape. This characteristic shape of distribution is related to stress existed in dielectric under the metal gate of MOS structure. It is easy to prove, that if the V FB values has characteristic shape of distribution, the dependence of V fB on parameter R (ratio of the area to perimeter of the gate) should be decreasing. Such measurements were done and indicate that V FB values decrease with increasing ratio R. In the next phase of this research the V FB (x,y) distributions will be determined by the SLPT method (Scanned Light Pulse Technique), in which the gate area is scanned with a pulsed UV light beam of small diameter. The new version of the LPT method have been proposed. The results obtained by this kind of photoelectric method are in good agreement with classic LPT method. Due to leakage currents, electrical loss and higher series resistance in the high-k stacks, the typical C-V measurements based on a model of equivalent circuit of a MOS capacitor, containing resistance and capacitance in parallel, may be not accurate enough. The admittance spectroscopy technique was used in this study to enable the analysis of the properties of hafnium silica (interleaved atomie layers of HfO2 and SiO2) deposited on chemical SiO2 on silicon. Equivalent circuit models of those MOS structures appropriate for different bias regimes were developed. The dependence of the equivalent circuit elements' values on the composition of the hafnium silica was demonstrated.

5

Badanie rozkładów przestrzennych napięcia wyprostowanych pasm w półprzewodniku U FB w strukturach MOS

Piskorski K., Przewłocki H. M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 11

32-35

PL

W pracy om ówiono wyniki pomiarów lokalnych wartości napięcia wyprostowanych pasm w półprzewodniku UFB w strukturach MOS. Temat ten jest kontynuacją prac prowadzonych w naszym zakładzie nad zagadnieniem pomiaru rozkładów przestrzennych parametrów elektrycznych struktur MOS w płaszczyźnie powierzchni metalowej bramki. We wcześniejszych pracach [1-5] wykazano, że lokalne wartości niektórych parametrów mają charakterystyczny kopułowaty kształt rozkładu w płaszczyźnie powierzchni bramki. Rozkłady te przypisywane są w głównej mierze wpływowi naprężeń mechanicznych, które panują w tlenku pod powierzchnią metalowej bramki. Pomiary lokalnych wartości napięcia UFB umożliwione zostały poprzez modyfikację fotoelektrycznej metody LPT (Light Pulse Technique), metoda ta polega na oświetleniu struktury modulowanym światłem i pomiarze odpowiedzi struktury przy zmieniającym się napięciu polaryzacji bramki UG. Modyfikacja metody polegała na zastosowaniu małej (w porównaniu z rozmiarami bramki) plamki światła i skanowaniu powierzchni bramki tą plamką mierząc wartość lokalną danego parametru. Pomiary wykonane zostały na różnych techologicznie strukturach Al-SiO2-Si i we wszystkich przypadkach otrzymane rozkłady przestrzenne napięcia UFB(x,y) w płaszczyźnie powierzchni bramki mają charakterystyczny kształt z wartościami najwyższymi na środku, mniejszymi na krawędziach oraz najmniejszymi w rogach metalowej bramki.

EN

One of the most important parameters of the MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) structure is the effective contact potential difference φMS between the gate and the substrate. The φMS is also a component of the flat-band voltage VFB and strongly influences the threshold voltage VT of MOS transistors. The photoelectric measurement method of the ƒMS value, worked out in our laboratory, allows very accurate and extremely sensitive determination of this value. This method was subsequently modified to allow determination of ƒMS(x,y) distributions of local φMS values over gate areas of MOS systems. Recently, we have developed, a new, high precision photoelectric measurement method which allows determination of the flat-band voltage VFB(x,y) distributions over the MOS structure gate area. This method, called SLPT (Scanning Light Pulse Technique) consists in scanning the gate area with a light spot which is small in comparison with gate dimensions. It was found that in AI-SiO2-Si structures the VFB(x,y) distribution is non-uniform, with highest values in the middle of a square gate and lowest in the vicinity of gate corners.

6

Opracowanie fotoelektrycznej metody badania rozkładu napięcia wyprostowanych pasm w płaszczyźnie powierzchni bramki struktur MOS

Piskorski K., Przewłocki H. M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2006

|

Vol. 47, nr 11

9-11

PL

Przedstawiono fotoelektryczną metodę określania rozkładu lokalnych wartości napięcia wyprostowanych pasm VFB w płaszczyźnie (x, y) powierzchni bramki struktur MOS. Do badań rozkładu VFB(x, y) zastosowano fotoelektryczną metodę SLPT (ang. Scanned Light Pulse Technique) [3], W pierwszym etapie badań skupiono się na optymalizacji warunków pomiaru uśrednionej wartości VFB na całej powierzchni bramki, tzn. badano odpowiedź elektryczną struktury MOS na pulsujący strumień światła, przy czym strumień ten obejmował w tym przypadku całą powierzchnię bramki. Mierzona w ten sposób (dla całej powierzchni bramki) wartość VFB jest odpowiednikiem wartości VFB określonej klasyczną metodą charakterystyk C(V) [4, 5]. W pracy przedstawiono podstawy teoretyczne fotoelektrycznej metody pomiaru, opisano stosowany układ pomiarowy oraz przedstawiono wyniki pomiarów, które porównano z wynikami pomiarów VFB klasyczną metodą charakterystyk C(V).

EN

Recently, we have developed a photoelectric measurement method which allows, for the first time, to determine the distribution of the effective contact potential difference (ECPD or φMS) local values over the gate area of MOS structures [1, 2]. We have also shown, for the first time, that in AI-SiO2-Si structures the φMS(x, y) distribution over the gate area is highly non uniform and has a dome-like shape [1, 2]. In this paper we report the results of the first phase in developing a photoelectric measurement method of the flat-band voltage local value distribution VFB(x, y), over the gate area of a MOS structure. It is believed that this VFB(x, y) determination method, together with the already developed φMS(x, y) measurement method will allow determination of the effective charge distribution Qelf(x, y) over the gate area. In the first phase of our research, reported in this paper, we concentrated on optimizing the ways to determine the VFB values averaged over the entire gate area. In the second phase of this research the VFB(x, y) distributions will be determined by the scanning light pulse technique SLPT [3].

7

Badanie wpływu temperatury na parametry elektryczne struktur MOS

Leśko M., Przewłocki H.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 2-3

56-57

PL

Zamieszczono wyniki badań zależności podstawowych parametrów elektrycznych struktur MOS od temperatury. Mierzone struktury różniły się od siebie parametrem R, definiowanym jako stosunek obwodu bramki do jej powierzchni. Wyniki badań wykazały silną zależność napięcia płaskich pasm UFB i napięcia przecięcia Ux od wartości parametru R i od temperatury.

EN

In this paper we present results of our investigation of the dependence of basic electrical parameters of MOS devices on temperature. The measured structures differed widely in their perimeter to area ratio R. Measurement results indicate strong dependence the flat-band voltage VFB and the crossover voltage Vx on the R value and on the temperature.