Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Distribution of potential barrier height local values at Al-SiO₂ and Si-SiO₂ interfaces of the metal-oxide-semiconductor (MOS) structures

100%

Piskorski K. , Przewlocki H. M.

|

tom Vol. 36, nr 5

1-5

EN

Using the photoelectric measurement methods distributions have been determined of the gate-dielectric EBG(x,y) and semiconductor-dielectric EBS(x, y) barrier height values in square gate (1 x 1 mm²) AI-SiO₂Si(n⁺) structures. Measurements have been made on a series of 26 MOS capacitors with semitransparent gates (tAl= 35 nm), on one silicon wafer. Barrier heights were measured using the modified Powell-Berglund and the modified Fowler methods. Measurement methods were modified in such a way as to allow determination of EBG(x,y) and EBS(x,y) distributions, as described in the text. It has been found that the EBG(x,y) distribution has a characteristic dome-like shape which is identical with the independently determined shape of the effective contact potential difference φMS(x,y) distribution. The EBS(x,y) distribution is of a random character and differences between highest and lowest values of EBS for any of the measured capacitors are much smaller than the respective differences in EBG values. These results show that it is the gate-dielectric barrier height distribution EBG(x,y) which causes the dome-like shape of the FMS(x,y) distribution, observed for several years in our laboratory. This finding supports aur hypothesis that the characteristic FMS(x,y) distribution over the gate area of Al-SiO₂-Si structures resuIts from the mechanical stress distribution under the gate electrode.

2

Metody określania napięcia wyprostowanych pasm w półprzewodniku w strukturze MOS

100%

Piskorski K. , Przewłocki H. M.

|

2010

|

tom Vol. 51, nr 10

18-22

PL

Jednym z najważniejszych parametrów struktury MOS (ang. Metal-Oxide-Semiconductor) jest napięcie wyprostowanych pasm w półprzewodniku VFB . Napięcie to wpływa na wartość napięcia progowego, które jest podstawowym parametrem każdego przyrządu MOS. Stąd też, napięcie VFB jawi się jako parametr odgrywający dużą, praktyczną, rolę a możliwość precyzyjnego i dokładnego określania wartości VFB jest niezwykle ważna. W pracy zaprezentowano różne metody określania napięcia VFB w większości opartych na pomiarze charakterystyki pojemnościowo-napięciowej C(VG) struktury MOS. Wyniki uzyskane na podstawie obliczeń pokazują znaczny rozrzut wartości napięcia VFB, który często przekracza poziom tolerancji wyznaczony przez technologie nowoczesnych. zintegrowanych układów MOS. W pracy przedstawiono również założenia fotoelektrycznej metody LPT (ang. Light Pulse Technique), która w przeciwieństwie do technik elektrycznych nie wymaga znajomości parametrów konstrukcyjno-materiałowych badanej struktury.

EN

One of the most important parameters of the MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) structure is the flat-band voltage VFB in semiconductor. This voltage influences the threshold voltage VT which is the fundamental parameter of any MOS device. Hence, the VFB voltage has a great practical importance and the precise and accurate determination of its value is very important. In this paper, the measurement techniques for VFB voltage determination are presented. Most of these methods are based on electric measurements of capacitance-voltage C(VG ) characteristics of MOS structure. The results show considerable spread of VFB values, which exceeds the tolerances allowed by the technology of modern, scaled down MOS integrated circuits. Also, the photoelectric method of the VFB voltage determination is described. This method, called LPT (Light Pulse Technique), is based on simultaneous illumination (modulated light) of the semitransparent gate and polanzation of the substrate of the MOS structure. This technique does not require any knowledge about the investigated structure in contrast to the C(VG,/sub> ) characteristic methods, which require information about some parameters of MOS structure.

3

Distribution of potential barrier height local values at Al-SiO2 and Si-SiO2 inter-faces of the metal-oxide-semiconductor structures

100%

Piskorski K. , Przewłocki H. M.

|

2006

|

tom Vol. 54, nr 4

461-468

EN

In this work studies of barrier height local values are presented. Distribution of the gate-oxide E BG(x, y) and semiconductor-oxide EBS(x, y) barrier height local values have been determined using the photoelectric measurement methods. Two methods were used to obtain the local values of the barrier heights: modified Powell-Berglund method and modified Fowler method. Both methods were modified in such a way as to allow deter-mination of the EBG(x, y) and EBS(x, y) distribution over the gale area using a focused UV light beam of a small diameter d = 0.3 mm. Measurements have been made on a series of Al-SiO2-Si(n+) MOS structures with semitransparent (tA1 = 35 nm) square aluminum gale (1 x 1 mm2). It bas been found that the EBG(x, y) distribution bas a characteristic dome-like shape, with highest values at the center of the gate, lower at the gate edges and still lower at gate corners. On the contrary, the EBS (x, y) distribution is of a random character. Also, in this paper, both barrier height measurements have been compared with the photoelectric effective contact potential difference [fi]MS(x, y) measurements. These results show geod agreement between distribution of the barrier heights EBC(x, y) and EBs(x, y) measurements and independenty determined shape of the ef-fective contact potential difference [fi]M S ( x, y) distribution.

4

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

100%

Piskorski K. , Przewłocki H. M.

|

2013

|

tom 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.

5

Investigation of barrier height distributions over the gate area of Al-SiO2-Si structures

100%

Piskorski K. , Przewłocki H. M.

|

tom nr 3

49-54

EN

Distributions of the gate-dielectric EBG(x, y) and semiconductor-dielectric EBS(x, y) barrier height values have been determined using the photoelectric measurement method. Modified Powell-Berglund method was used to measure barrier height values. Modification of this method consisted in using a focused UV light beam of a small diameter d =0.3 mm. It was found that the EBG(x, y) distribution has a characteristic dome-like shape which corresponds with the independently determined shape of the effective contact potential difference fMS(x, y) distribution. On the other hand, the EBS(x, y) distribution is of a random character. It is shown that the EBG(x, y) distribution determines the shape of the fMS(x, y) distribution. The model of the EBG and EBS barrier height distributions over the gate area has been proposed.

6

Określanie schematów pasmowych struktur MOS na podłożu SiC(4H)

80%

Piskorski K. , Przewłocki H. M. , Bakowski M.

|

tom R. 90, nr 9

86-90

PL

W celu określenia schematów pasmowych struktur MOS wykonanych na podłożu z węglika krzemu SiC(4H) wykorzystano szereg technik charakteryzacji: elektrycznych, optycznych oraz fotoelektrycznych. Szczególnie przydatne są pomiary fotoelektryczne, które pozwalają na wyznaczenie wysokości barier potencjału na powierzchniach granicznych dielektryka, jak również pozwalają na określenie położenia energetycznego stanów powierzchniowych na granicy SiO2/SiC. Praca przedstawia wyniki pomiarów wykonanych na kondensatorach MOS z aluminiową bramką Al oraz z warstwą dielektryka wykonaną w dwóch różnych technologiach (chemiczne osadzanie i termiczne utlenianie).

EN

In order to determine band diagrams of the MOS structures made on SiC(4H) substrate several measurement techniques were used: electrical, optical and photoelectric methods. Particularly photoelectric methods are useful since they allow determination of barrier heights at the both dielectric interfaces. In this work measurement results performed on MOS capacitors with aluminum metal gate and with different dielectric layers (chemical deposition and thermal oxidation) are presented.

7

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

80%

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

|

2012

|

tom 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).

8

Pomiary naprężeń w strukturach MOS metod interferencyjną i za pomocą elipsometrii spektroskopowej

80%

Borowicz L. K. , Borowicz P. , Rzodkiewicz W. , Piskorski K.

|

tom R. 53, nr 9 bis

325--328

PL

Zmierzone parametry elektryczne struktur MOS wskazują na obecność naprężeń mechanicznych panujących w tlenku pod powierzchnią bramki metalowej. Przyjęto do badań dwie metody optyczne: elipsometrii i mikro-interferometrii. Do oceny ugięcia prążków interferencyjnych spowodowanego zmianami drogi optycznej w warstwie dielektryka pod wpływem naprężeń stworzono oprogramowanie komputerowe oparte na regresji nieliniowej. Inny sposób oceny tej wielkości wykorzystuje ekwidensytometrię. Pomiary optyczne pozwoliły wyznaczyć niektóre składowe tensora naprężeń w warstwie dielektryka sąsiadującej z krawędzią bramki.

EN

Observed changes in some electrical parameters of MOS structures indicate existence of stresses in SiO2 layer under aluminum gate. In order to find out why these parameters were changed, we have studied optical properties of the dielectric in the vicinity of metal and poly-silicon gate.