Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kompleksowa charakteryzacja nowoczesnych struktur nanoelektronicznych przy użyciu Uniwersalnego Systemu Pomiarów Fotoelektrycznych

Piskorski K., Niemiec M., Borowicz L., Przewłocki H. M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 8

59--63

PL

Działanie przyrządów półprzewodnikowych w większości przypadków oparte jest na zjawiskach występujących w wielowarstwowych układach różnych materiałów i zależy od właściwości tych materiałów. Podstawowym elementem wchodzącym w skład niemalże każdego przyrządu półprzewodnikowego jest struktura MOS (ang. metal-oxidesemiconductor), w związku z czym struktura ta jest doskonałym narzędziem do oceny właściwości materiałowych i parametrów elektrycznych tych przyrządów. Wraz ze zmianą technologii wytwarzania struktur MOS konieczna jest umiejętność zrozumienia nowych zjawisk fizycznych w nich występujących oraz wymagany jest dalszy rozwój metod badawczych. Wiele kluczowych parametrów badanych struktur może być bardzo dokładnie wyznaczona na podstawie pomiarów fotoelektrycznych co sprawia, że metody te zyskują duże znaczenie w charakteryzacji rozmaitych struktur nanoelektronicznych. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów elektrycznych i fotoelektrycznych wykonanych na wielu strukturach MOS w celu prezentacji możliwości uniwersalnego Systemu Pomiarów Fotoelektrycznych. System ten powstał w Zakładzie Charakteryzacji Struktur Nanoelektronicznych ITE na podstawie własnych koncepcji i założeń i realizuje oryginalne metody pomiarowe opracowane w tym Zakładzie.

EN

In this work the universal System for Photoelectric Measurements (USPM) is presented. This system, designed and constructed in Department of Characterisation of Nanoelectronic Structures (Institute of Electron Technology, Warsaw) allows measurements of several important parameters of the investigated MOS structures. Some of the key parameters (e.g. effective contact potential difference, barrier heights on both sides of the dielectric layer) can be measured using photoelectric techniques which are known as the most accurate measurement methods of these parameters. The USPM system realizes measurements of different types of MOS structure characteristics, such as photocurrent-voltage IF(VG), capacitances-voltage C(VG) and other, examples of these measurements are shown in the article.

2

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

Piskorski K., Przewłocki H. M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 10

130-133

PL

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.

EN

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.

3

Band diagram determination of MOS structures with different gate materials on 3C-SiC substrate

Piskorski K., Przewlocki H. M., Esteve R., Bakowski M.

Opto-Electronics Review

|

2012

|

Vol. 20, No. 1

67-74

EN

MOS capacitors were fabricated on 3C-SiC n-type substrate (001) with a 10-µm N-type epitaxial layer. An SiO2 layer of the thickness tox ≈ 55 nm was deposited by PECVD. Circular Al, Ni, and Au gate contacts 0.7 mm in diameter were formed by ion beam sputtering and lift-off. Energy band diagrams of the MOS capacitors were determined using the photoelectric, electric, and optical measurement methods. Optical method (ellipsometry) was used to determine the gate and dielectric layer thicknesses and their optical indices: the refraction n and the extinction k coefficients. Electrical method of C = ƒ (VG) characteristic measurements allowed to determine the doping density ND and the flat band voltage VFB in the semiconductor. Most of the parameters which were necessary for the construction of the band diagrams and for determination of the basic physical properties of the structures (e.g. the effective contact potential difference ΦMS) were measured by several photoelectric methods and calculated using the measurement data. As a result, complete energy band diagrams have been determined for MOS capacitors with three different gate materials and they are demonstrated for two different gate voltages VG: for the flat-band in the semiconductor (VG = VFB) and for the flat-band in the dielectric (VG = VG0).

4

Variability of the local phi MS values over the gate area of MOS devices

Przewłocki H. M., Kudła A., Brzezińska D., Massoud H. Z.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2005

|

nr 1

34-44

EN

The local value distributions of the effective contact potential difference (ECPD or the phi MS factor) over the gate area of Al-SiO2-Si structures were investigated for the first time. A modification of the photoelectric phi MS measurement method was developed, which allows determination of local values of this parameter in different parts of metaloxide-semiconductor (MOS) structures. It was found that the phi MS distribution was such, that its values were highest far away from the gate edge regions (e.g., in the middle of a square gate), lower in the vicinity of gate edges and still lower in the vicinity of gate corners. These results were confirmed by several independent photoelectric and electrical measurement methods. A model is proposed of this distribution in which the experimentally determined phi MS (x; y) distributions, found previously, are attributed to mechanical stress distributions in MOS structures. Model equations are derived and used to calculate phi MS (x; y) distributions for various structures. Results of these calculations remain in agreement with experimentally obtained distributions. Comparison of various characteristics calculated using the model with the results of photoelectric and electrical measurements of a wide range of Al-SiO2-Si structures support the validity of the model.