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

• Autorzy: Piskorski, K. , Przewłocki, H. M.

Warianty tytułu

EN

Development of a model of electrical parameter distributions over the MOS structure circular gate area

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

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.

Słowa kluczowe

PL

struktura MOS; naprężenia mechaniczne; parametry elektryczne

EN

MOS structure; photoelectric measurements; mechanical stress

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 89, nr 10
• Strony: 130-133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Piskorski, K.

• Instytut Technologii Elektronowej, Zakład Charakteryzacji Struktur Nanoelektronicznych, Warszawa,

autor

Przewłocki, H. M.

• Instytut Technologii Elektronowej, Zakład Charakteryzacji Struktur Nanoelektronicznych, Warszawa,

Bibliografia

• [1] Przewłocki H.M., Kudła A., Brzezińska D., Massoud H.Z., Distribution of the contact potential local values over the gate area of MOS structures, Microelectron. Eng., 72 (2004), 165-173
• [2] Przewłocki H.M., Kudła A., Brzezińska D., Massoud H.Z., Variability of the local MS values over the gate area of MOS devices, J. Telecommun. Inf. Technol., 1 (2005), 34-39
• [3] Piskorski K., Przewłocki H.M., Distribution of potential barrier height local values at Al-SiO2 and Si-SiO2 interfaces of the metal-oxide-semiconductor (MOS) structures, Bull. Pol. Acad. Sci.-Te., 54 (2006), n.4, 461-468
• [4] Piskorski K., Przewłocki H.M., Investigation of barrier height distributions over the gate area of Al-SiO2-Si structures, J. Telecommun. Inf. Technol., 3 (2007), 49-54
• [5] Przewłocki H.M., Piskorski K., Kudła A., Brzezińska D., Distribution of barrier height, difference of effective contact potential, and local values of flat-band voltage of Al-SiO2-Si and poly-Si-SiO2-Si structures, Thin Solid Films, 516 (2008), 4184-4189
• [6] Piskorski K., Przewłocki H.M., Esteve R., Bakowski M., Distributions of electric parameters in MOS structures on 3CSiC substrate, Cent. Eur. J. Phys., 11 (2013), n.2, 231-238
• [7] de Wolf I., Maes H.E., Jones S.K., Stress measurements in silicon devices through Raman spectroscopy: bridging the gap between theory and experiment, J. Appl. Phys., 79 (1996), n.9, 7148-7156
• [8] Dombrowski K.F., de Wolf I., Dietrich B., Stress measurements using ultraviolet micro-Raman spectroscopy, J. Appl. Phys., 75 (1999), n.16, 2450-2451
• [9] Afanas’ev V.V., Internal Photoemission Spectroscopy. Principles and Applications, Elsevier, 2008
• [10] Przewłocki H.M., Internal photoemission characteristics of metal-insulator-semiconductor structures at low electric fields in the insulator, J. Appl. Phys., 85 (1999), n.9, 6610-6618
• [11] Przewłocki H.M., Theory and applications of internal photoemission in the MOS system at low electric fields, Solid State Electron. 45 (2001), 1241-1250