Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Gutt T., Przewłocki H. M

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 9

20-22

PL

W pracy przedstawiono nową, szybką metodę pomiaru przekrojów czynnych pułapek powierzchniowych, wykorzystującą mapę konduktancji w graficznej analizie pułapek MPAS. Przy użyciu tej metody określono przekroje czynne pułapek w próbkach SiC-3C z tlenkiem bramkowym SiO2 wytwarzanym dwiema metodami (PECVD i mokre utlenianie termiczne 3C-SiC) i z różnymi materiałami bramki (AI, Au, Ni i poli-Si). Uzyskane wyniki wskazują, że pułapki w większości próbek mają typowe wartości przekroju czynnego on ok. 10-15 cm2, charakterystyczne dla centrów Pb. Większe przekroje czynne stwierdzono jedynie w próbkach WET/Ni (on ok. 10-13 cm2), ale wyjaśnienie przyczyny tego odchylenia wymaga dalszych badań.

EN

The MPAS maps are a new, convenient and fast method of interface trap characterization. Using the same data as measured by the conductance method, the MPAS technique requires much less computational effort, allowing for graphical analysis of the distributions of traps in the space of energy position vs. trapping speed, and enabling direct evaluation of trap density and capture cross-section. The graphical method of trap capture cross-section evaluation is proposed based on MPAS. A grid made of lines is calculated for a sequence of capture cross-section values, and superimposed on the MPAS maps. The straight ridge formed by measured conductance In(Gm/ω) in (fs, In(ω-1)) coordinates aligns well with the grid lines, what enables the evaluation of trap capture cross-sections in the constant on range by matching the nearest on line with the In(Gm/ω) ridge line. Using this method, a set of samples of SiC-3C based MOS capacitors with different oxide preparation technology and different gate materials was analyzed and only small deviations from on=10-15 cm2 were detected. As that is the typical trap size of the commonly found Pb - centres, we concluded that the trap centres observed on the MPAS maps in this experiment were mainly, although not exclusively, the dangling bonds.

2

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.

3

Analysis of chemical shifts in Auger electron spectra versus sputtering time from passivated surfaces

Domanowska A., Adamowicz B., Bidziński P., Klimasek A., Szewczenko J., Gutt T., Przewłocki H.

Optica Applicata

|

2011

|

Vol. 41, nr 2

441--447

EN

Chemical shifts in Auger electron spectra versus Ar+ ion sputtering time were analysed for various passivated interfaces, including SiO2(100 nm)/Si, SiO2(40 nm)/4H-SiC structures and native oxide/austenitic stainless steel 316LVM. On this basis, in-depth profiles of chemical composition were determined and the thickness of passivation nanofilms was estimated. Quantitative numerical analysis was performed by means of a developed computer procedure for both the AES spectrum background subtraction and peak decomposition with pseudo-Voigt functions using evolutionary algorithms.

4

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

Taube A., Korwin-Mikke K., Gutt T., Małachowski T., Pasternak I., Wzorek M., Łaszcz A., Płuska M., Rzodkiewicz W., Piotrowska A., Gierałtowska S., Sochacki M., Mroczyński R., Dynowska E., Szmidt J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 9

117-120

PL

W pracy przedstawiono wyniki charakteryzacji cienkich warstw tlenku hafnu wytwarzanych metodą ALD. Zbadano wpływ wygrzewania na parametry elektrofizyczne warstw HfO₂ oraz HfO₂/SiO₂ oraz wpływ zastosowania warstwy podkładowej na właściwości elektryczne struktur MIS z warstwa tlenku hafnu osadzoną na węgliku krzemu. Zastosowanie warstwy podkładowej z SiO₂ znacznie poprawiło parametry kondensatorów MIS na węgliku krzemu, zmniejszając prąd upływu oraz gęstość ładunku efektywnego w dielektryku. Zaobserwowano zwiększenie się pola przebicia do wartości 7.2 MV/cm. Wygrzewanie warstw HfO₂/SiO₂ w temperaturze 400°C zwiększyło ich niezawodność oraz zredukowało gęstość stanów powierzchniowych do 4×10¹¹ eV⁻¹ cm⁻². Wygrzewanie warstw HfO₂ w 400°C obniżyło prąd upływu przy jednoczesnym zwiększeniu względnej przenikalności elektrycznej.

EN

This work presents the results of characterization of thin hafnium oxide films fabricated by ALD. Effect of annealing on physical properties on HfO₂ and HfO₂/SiO₂ layers, as well as effect of introduction of pedestal layers on properties of 4H-SiC MIS capacitor was investigated. Introduction of SiO₂, pedestal layer improved properties of 4H-SiC MIS capacilors, causing decreasing of leakage current and effective charge density in the insulator. Electric breakdown field was increased from 4 7 to 7.2 MV/cm. Annealmg of HfO₂/SiO₂ layers m 400°C improved reliability and reduced density of interface traps. Annealing of HfO₂ - layers m 400°C caused decreasing of leakage current and increased of relative permittivity.

5

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

Gutt T., Małachowski T., Przewłocki H. M., Engstrom O., Esteve R., Bakowski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 9

114-117

PL

W artykule omówiono wyniki badań próbek kondensatorów MOS wykonanych na 3C-SIC z dwoma wariantami SiO₂, oraz z bramkami metalicznymi (Al, Au i Ni) i polikrzemowymi. Badano wpływ układu bramka-tlenek na charakterystyki C-V i rozkłady pułapek powierzchniowych. Stwierdzono znaczny rozrzut V(sub)FB między strukturami w próbce w przypadku bramek metalicznych na tlenku PECVD. Stwierdzono różnice gęstości pułapek powierzchniowych między wariantami tlenku. Zauważono też, że w przypadku bramek Al i Ni gęstość pułapek powierzchniowych o stanach położonych głębiej w przerwie energetycznej zwiększa się ze wzrostem udziału obwodu w stosunku do powierzchni struktury, czego nie stwierdzono w przypadku bramek Au i poli-Si.

EN

The examination results of two 3C-SiC MOS capacitor samples with two SiO₂ variants and metallic (Al, Au and Ni) and poly-Silicon gate electrodes have been reported in the paper. The influence of the gate-oxide combination on C-V characteristics and on energy distributions of the interface traps was analysed. In case of metal gate samples on PECVD oxide a substantial variability of V(sub)FB within a sample was found. Differences in interface trap densities were found between the two SiO₂ fabrication methods. It was also noticed that in case of Al and Ni gates the density of deep traps increases with the increase of the ratio between gate perimeter and gate area, which was not confirmed in case of poly-Si and Au gates.

6

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

Przewłocki H. M., Gutt T., Piskorski K., Rzodkiewicz W., Borowicz P., Esteve R., Bakowski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 9

49-52

PL

Przedstawiono wyniki kompleksowej charakteryzacji serii różnych struktur MOS wykonanych na podłożach 3C-SiC. Struktury te różniły się między sobą sposobem wytworzenia warstwy SiO₂ (PECVD oraz utlenianie termiczne w wilgotnym tlenie) oraz materiałem bramki (Al, Au, Ni i poli-Si). Charakteryzację wykonano za pomocą zespołu metod fotoelektrycznych, elektrycznych i optycznych.

EN

The results of the comprehensive characterization of a MOS structures made on 3C-SiC substrate are presented The investigated structures differed in the way the dielectric layer was formed (PECVD, thermal oxidation) and in the gate material (Al. Ni, Au and poly-Si) Many different measurement techniques were employed: photoelectric, electric and optical methods.

7

Structural investigation of silicon carbide with micro-Raman spectroscopy

Borowicz P., Gutt T., Małachowski T., Łatek M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 11a

123-128

EN

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.

PL

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 bez konieczności destrukcji próbki. Widma rozpraszania Ramana zależą badanego politypu węglika krzemu, wielkości mikrokryształów oraz wtrąceń takich jak np. struktury węglowe. Celem pracy było zbadanie różnych politypów węglika krzemu (4H oraz 3C) za pomocą jedno- i dwu-fononowych widm rozpraszania Ramana. Uwaga została skupiona na tym zakresie przesunięcia Ramana, gdzie zawarte są informacje na temat struktur węglowych, które mogą być odpowiedzialne za tworzenie pułapek położonych w sąsiedztwie interfejsu SiC / SiO2. Dane dotyczące struktury mogą być skorelowane z własnościami elektrycznymi badanych próbek.

8

Charakteryzacja struktur MOS z wielowarstwowym izolatorem o wysokiej przenikalności elektrycznej (high-k)

Gutt T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 1

56-58

PL

Typowe pomiary C-V oparte na dwuelementowym schemacie zastępczym kondensatora MOS, który zawierają kondensator i rezystor połączone równolegle, mogą być niewystarczająco dokładne w przypadku charakteryzacji wielowarstwowych izolatorów o dużej przenikalności elektrycznej (high-k stacks), ze względu na występujące w nich prądy upływu, straty dielektryczne i duże rezystancje szeregowe. W prezentowanych badaniach wykorzystano technikę spektroskopii impedancyjnej do analizy własności warstw mieszanych tlenku hafnu i tlenku krzemu (naprzemienne warstwy molekularne HfO2 i SiO2) osadzonych na podłożu krzemowym z wytworzoną chemicznie cienką warstwą SiO2. Opracowano schematy zastępcze takich struktur właściwe dla różnych zakresów polaryzacji. Pokazano zależność elementów schematów zastępczych od składu mieszaniny izolatora.

EN

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 atomic 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.

9

Energy concepts involved in MOS characterization

Engström O., Gutt T., Przewłocki H. M.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2007

|

nr 2

86-91

EN

Starting from a quantum statistical reasoning, it is demonstrated that entropy properties of silicon/silicon dioxide interface electron traps may have a strong influence on measured distributions of interface states, depending on measurement method used. For methods, where the Fermi-level is used as a probe to define an energy position, the scale is based on free energy. On the other hand, methods based on thermal activation of electrons give the distribution on an enthalpy scale. It is shown that measured interface state distributions are influenced by the distribution of entropy, and that common features of measured energy distributions may be influenced by entropy variations. These results are used to interpret experimental data on the energy distribution of electron capture cross sections with an exponential increase followed by a more or less constant value as the energy distance of the traps from the conduction band edge increases. Such a relation is shown to be consistent with a situation where the emission and capture processes of electrons obey the Meyer-Neldel rule.