Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Technology of MISFET with SiO2/BaTiO3 System as a Gate Insulator

100%

Firek P. , Szmidt J.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2009

|

tom nr 4

61-64

EN

The properties of barium titanate (BaTiO3, BT), such as high dielectric constant and resistivity, allow it to find numerous applications in the field of microelectronics. In this work silicon metal-insulator-semiconductor field effect transistor (MISFET) structures with BaTiO3 thin films (containing La2O3 admixture) acting as gate insulator were investigated. The films were produced by means of radio frequency plasma sputtering (RF PS) of sintered BaTiO3 + La2O3 (2% wt.) target. In the paper transfer and output I-V, transconductance and output conductance characteristics of the obtained transistors are presented and discussed. Basic parameters of these devices, such as threshold voltage (VTH) are determined and discussed.

2

Influence of the deposition process parameters on electronic properties of BN films obtained by means of RF PACVD

80%

Firek P. , Werbowy A. , Szmidt J. , Kwietniewski M.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2007

|

tom nr 3

33-36

EN

This work presents results of investigations of electronic properties of undoped boron nitride (BN) films produced on Si substrates in the course of radio frequency (rf) PACVD process with boron triethyl (C2H5)3B as the boron source. The influence of the deposition process parameters on thickness and electronic properties (resistivity r, dielectric strength EBR) of BN films based on ellipsometry and I-V curve measurements at room temperature is studied. The obtained results show that proper selection of deposition process parameters allows BN layers with the required thickness and advantageous values of r and EBR to be fabricated. BN becomes therefore an interesting material for microelectronics applications.

3

Properties of AlN thin films deposited by means of magnetron sputtering for ISFET applications

80%

Firek P. , Waśkiewicz M. , Stonio B. , Szmidt J.

Materials Science Poland

|

2015

|

tom Vol. 33, No. 4

669--676

EN

This work presents the investigations of AlN thin films deposited on Si substrates by means of magnetron sputtering. Nine different sputtering processes were performed. Based on obtained results, the tenth process was prepared and performed (for future ISFET structures manufacturing). Round aluminum (Al) electrodes were evaporated on the top of deposited layers. The MIS capacitor structures enabled a subsequent electrical characterization of the AlN films by means of current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) measurements. Based on these results, the main parameters of investigated layers were obtained. Moreover, the paper describes the technology of fabrication and electrical characterization of ISFET transistors and possibility of their application as ion sensors.

4

Influence of annealing on properties of barium titanate thin films

80%

Firek P. , Taube A. , Szmidt J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

tom Vol. 52, nr 2

31-33

EN

Thanks to unique electrophysical properties, in particular piezoelectricity, a high dielectric constant and refractive index values, barium titanate (BaTiO₃ or BT] ceramic has been one of the most extensively investigated dielectric materials for electronic applications. This work presents barium titanate thin films, deposited on silicon substrates by means of Radio Frequency Plasma Sputtering (RF PS]. The BT samples were annealed in the presence of oxygen in the range of the temperature from 300 °C to 80O °C. We studied an influence of trie annealing process on structural and electrical properties of BT thin films. In order to obtain metal-insulator-semiconductor (MIS) structures, aluminum (Al] electrodes were evaporated on the top of both types of films (non-annealed and annealed). Electrical characterizations of MIS capacitors were investigated using current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V] measurements. The surface of both types of BT films was studied using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) techniques. Our results showed that annealing temperature in an oxygen atmosphere affected on crystal Unity, surface morphology and topography of BT films and also on their electrical properties.

PL

Dzięki unikatowym właściwościom elektrofizycznym. w szczególności piezoelektryczności, dużej wartości przenikalności dielektrycznej i współczynnika załamania światła, tytanian baru (BaTiO₃, BT] był jednym z najintensywniej badanych materiałów do zastosowań w elektronice. W tej pracy przedstawiono cienkie warstwy tytanianu baru wytworzone na podłożach krzemowych techniką rozpylania targetu w plazmie o częstotliwości radiowej. Próbki BT poddano procesom wygrzewania w atmosferze tlenu, w zakresie temperatur od 300 do 300°C. Na potrzeby pomiarów elektrycznych na powierzchnię warstw BT (niewygrzewanych i wygrzewanych) naparowano próżniowo glin. Powstała w ten sposób struktura MIS (metal-dielektryk-pólprzewodnik) z warstwą dielektryka z BaTiO3. Wykonane zostały pomiary prądowo-napięciowe (I-V] i pojemnościowe-napięciowe (C-V) dla uzyskanych kondensatorów MIS Powierzchnie obu typów warstw badano przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej oraz mikroskopii sił atomowych. Przeprowadzone badania pokazały, że temperaturę wygrzewania w atmosferze tlenu wpływa na krystaliczność, morfologię i topografię powierzchni warstw BT oraz na ich właściwości elektryczne.

5

Osadzanie i charakteryzacja cienkich warstw dielektrycznych AlOxNy

80%

Firek P. , Veklych A. , Sochacki M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

tom Vol. 57, nr 10

54--57

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań warstw dielektrycznych tlenkoazotku glinu (AlOxNy), wytworzonych metodą reaktywnego osadzania magnetronowego na podłożach krzemowych oraz węgliko-krzemowych. Zbadany został wpływ parametrów technologicznych procesu na najważniejsze parametry elektrofizyczne uzyskiwanych warstw. Redukcja liczby eksperymentów przy użyciu tablic ortogonalnych Taguchi’ego oraz charakteryzacja optyczna i elektryczna struktur MIS (Metal-Isolator-Semiconductor) wytwarzanych na podłożach Si w pierwszej części pracy umożliwiły dokonanie wyboru najkorzystniejszych parametrów procesów osadzania z punktu widzenia docelowych parametrów warstwy dielektrycznej. Pozwoliło to w dalszej kolejności na realizację odpowiednich procesów osadzania na podłożach SiC, które zostały przeanalizowane w drugiej części pracy. Uzyskane wyniki badań wskazały potencjalne zastosowanie warstw dielektrycznych na bazie glinu, które mogą zostać wykorzystane jako warstwy pasywujące w przyrządach wysokonapięciowych.

EN

In this work, the results of investigations of aluminum oxynitride (AlOxNy) dielectric thin films, deposited by reactive magnetron sputtering on silicon and silicon carbide substrates were presented. The main purpose of this work was the development of AlOxNy dielectric thin films and investigation of the influence of deposition parameters on the electrophisical parameters. The use of Taguchi’s orthogonal arrays methods to reduce the number of experiments and the optical and electrical characterization of MIS (Metal-Isolator-Semiconductor) structures on Si in the first part of the work allow the deposition process optimization. Subsequently, mentioned earlier reasons allow to prepare processes based on the SiC substrate analysis of these processes has been presented in the second part of the work.The results of this work show the opportunity of potential applications of the AlOxNy dielectric thin films as passivation layers in the production of high voltage devices.

6

Electronic properties of thin niobium doped barium titanate films

80%

Firek P. , Ćwil M. , Werbowy A. , Szmidt J.

|

2008

|

tom T. 36, nr 3

110-116

EN

This work presents results of investigations of barium titanate thin films with Nb2O5 admixture, deposited on Si substrates by means of Radio Frequency Plasma Sputtering (RF PS) of sintered BaTiO3 + Nb2O5 target. Round, aluminum (Al) electrodes were evaporated on the top of deposited layers. Thus, metal-insulator-semiconductor (MIS) structures were created with BaTiO3 thin films playing the role of the insulator. They enabled subsequent electrical characterization (current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) measurements) of studied material. This allowed extraction of several electronic parameters (e.g. εn, ρ, VFB ΔVH). Films composition were additionally studied using secondary ion mass spectroscopy (SIMS) techniques.

PL

W pracy prezentowane są wyniki badań dotyczące cienkich warstw tytanianu baru (BaTiO3) z domieszką Nb2O5. Powłoki zostały osadzone metodą rozpylania targetu w plazmie o częstotliwości radiowej (Radio Freąuency Plasma Sputtering - RF PS), a następnie poprzez próżniowe naparowanie elektrod aluminiowych na powierzchnie BaTiO3, zostały wytworzone struktury metal-dielektryk-półprzewodnik (MIS). Pozwoliło to na charakteryzacje elektryczną (pomiary prądowo-napięciowe (I-V) i pojemnościowo-napięciowe (C-V)) kondensatorów, gdzie warstwa tytanianu baru występowała jako dielektryk. Wyznaczone zostały parametry takie jak: εn, ρ, VFB, ΔVH, . Ponadto zmierzono profil warstwy przy użyciu spektroskopii mas jonów wtórnych (secondary ion mass spectroscopy - SIMS).

7

SIMS depth profiling of thin boron nitride insulating films

80%

Cwil M. , Firek P. , Konarski P. , Werbowy A.

Materials Science Poland

|

2008

|

tom Vol. 26, No. 1

135--141

EN

Secondary ion mass spectrometry (SIMS) has been used to determine depth profiles of thin boron nitride films adapted as insulators in metal-insulator-semiconductor (MIS) devices. The negative secondary ion detection has been chosen to overcome the sample surface charging due to Ar+ primary ion beam bombardment and to determine the elemental distribution without an electron flood gun treatment. Thin boron nitride films of 20-200 nm thickness were obtained by the radiofrequency plasma-assisted chemical vapour deposition method on Si-substrate with various flows of the gas source. The effect of silicon diffusion from the substrate into the insulator on nitrogen detection due to multiply charged Si ion mass interferences is observed. In order to entirely eliminate the silicon contribution to nitrogen signal in SIMS, we propose to produce BN film on two substrates (e.g., Si and GaAs) simultaneously and then to determine the nitrogen profile. The data obtained for MIS devices formed by covering the BN film with Al layer reveal also Al presence in the insulating film.

8

Mechanical and thermal properties of SiC : ceramics substrate interface

71%

Kisiel R. , Szczepański Z. , Firek P. , Guziewicz M. , Krajewski A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

tom Vol. 53, nr 1

48-50

EN

In this paper, we present the realization of assembly of SiC samples to DBC substrate (Direct Bonding Copper Substrate with 200 µm Gu metallization Au covered] by low-temperature sintering of micro scale Ag powder. In the preliminary experiments DBC test samples size 3 × 3 mm (in place of SiC die) were assembled to DBC substrate size 10 × 10 mm using following methods: a) sintering by Ag powder with Ag microparticles in air by applying temperature and pressure, b) sintering by Ag powder with Ag microparticles using temperature, pressure and high vacuum. Methods "a" and "b" permit to obtain very good adhesion range 8...10 MPa after sintering. However after ageing test at temperature 350°C in air the adhesion fall down dramatically. By increasing sintering temperature up to 500...550°C and sintering in vacuum range 1.3 Pa the adhesion is satisfactory. The results of these experiments will be presented in paper.

PL

W artykule zaprezentowano proces realizacji montażu struktur SiC do podłoży DBC (ceramiki alundowej dwustronnie pokrytej warstwą Cu o grubości 200 µm) przy zastosowaniu niskotemperaturowego zgrzewania mikroproszkiem Ag. W badaniach wstępnych, zamiast struktur SiC zastosowano struktury DBC o wymiarach 3 × 3 mm montowane do podłoża DBC 10 × 10 mm (obie łączone części miary metalizację Au). W montażu wykorzystano mikroproszki Ag, a łączenie wykonywano przez: wygrzewanie w powietrzu pod naciskiem oraz przez wygrzewanie w próżni pod naciskiem. W obu metodach uzyskano dobrą adhezję tuż po łączeniu (z zakresu 8...10 MPa). Przeprowadzone próby starzeniowe w temperaturze 350°C wskazały, że adhezja próbek łączonych w powietrzu dramatycznie spada po 24 godzinach wygrzewania Natomiast adhezja próbek łączonych pod naciskiem w próżni 1.3 Pa w temperaturach z zakresu 500...550°C po procesach starzeniowych wtemperaturze 350°C przez kilkaset godzin jest dobra (powyżej 10 MPa).

9

Modifying electrophysical properties of Si-cBN interface by introduction of ultrathin dielectric layer

71%

Firek P. , Mroczyński R. , Szmidt J. , Beck R. B. , Werbowy A.

Inżynieria Biomateriałów

|

2006

|

tom R. 9, nr 56-57

27-29

EN

This study concerns modifications of Si-cBN interface (with and without dielectric underlayer), c-BN films produced on p-type <100> Si substrates by means of Radio Frequency (RF) CVD process. Silicon nitride and oxynitride were deposited by Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition technique and used as a dielectric underlayer. MIS devices were fabricated to allow electrical characterization. Moreover, the influence of underlayers on adhesion of c-BN to silicon substrate was examined.

10

Zastosowanie metody IPD do syntezy warstw c-AlN

61%

Chodun R. , Nowakowska-Langier K. , Okrasa S. , Firek P. , Szmidt J. , Zdunek K.

|

2014

|

tom Vol. 55, nr 10

11-13

PL

Azotek aluminium otrzymywany w postaci warstw wzbudza duże zainteresowanie ze względu na swoje właściwości dielektryczne. Typowym produktem syntezy warstw AlN metodami inżynierii powierzchni jest odmiana stabilna h-AlN. Ostatnio zwraca się uwagę na warstwy AlN syntetyzowane w odmianie kubicznej. W artykule opisane zostały badania dotyczące wykorzystania metody IPD do wytwarzania cienkich warstw azotku. Metodą tą uprzednio syntetyzowane były takie materiały, jak: DLC, czy e-BN. Na podstawie badań XRD oraz spektroskopii ramanowskiej warstw AlN wytwarzanych w pracy metodą IPD wykazano, że produktem syntezy jest odmiana kubiczna azotku.

EN

Recently, aluminum nitride (AlN) has attracted much attention due to its electric properties. Typically the AlN that is obtained by using the plasma surface engineering method crystallizes in stable, hexagonal structure. However, it can also be grown in cubic structure. The article describes the research concerning the use of the IPD method to synthesis of thin nitride layers. This method was previously used to synthesis of layers materials such as DLC or e-BN. On the basis of the X-ray diffraction and Raman spectroscopy of the AlN layers produced by the IPD method we demonstrated that, a cubic AlN was synthesized.

11

Annealing time effects on the surface morphology of C–Pd films prepared on silicon covered with SiO2

61%

Kozlowski M. , Radomska J. , Wronka H. , Czerwosz E. , Firek P. , Sobczak K. , Dluzewski P.

Optica Applicata

|

2013

|

tom Vol. 43, nr 1

81--89

EN

Morphology changes of C–Pd films prepared in physical vapor deposition (PVD) process and next annealed in a temperature of 650 °C during different time were studied. These studies were performed with electron microscopy methods (scanning SEM and transmission TEM). It was found that not annealed films are flat and they are composed of grains with composite character and size of 100–200 nm. Pd nanocrystallite of a diameter of a few nanometers in some carbon matrix was placed in these grains. For annealed films, a formation of palladium nanograins with different sizes and shapes as well as a porous carbon matrix were observed. High resolution TEM investigation was used to determine a structure of all these grains. An increase in duration time of annealing process led to diminishing of the porosity of carbon matrix and a number of Pd grains situated on the film surface. It was also stated that covering of Si with SiO2 layer prevents formation of palladium silicide.

12

Wytwarzanie, trawienie plazmowe i właściwości cienkich warstw BaTiO3 do zastosowań elektronicznych

61%

Firek P. , Werbowy A. , Kwietniewski N. , Szmidt J. , Olszyna A. , Ćwil M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

tom Vol. 49, nr 9

62-68

PL

Warstwy tytanianu baru o grubości rzędu 100 nm wytworzone zostały na podłożach krzemowych (Si (100) typ n, p = 1 - 20 Ω cm) technikami ablacji targetu BaTiO3 + La2O3 (2% wt.) w plazmie impulsowej oraz rozpylania w plazmie o częstotliwości radiowej (13,56 MHz). Powłoki zostały scharakteryzowane metodami badania ciała stałego, takimi jak: skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM), mikroskopia sił atomowych (AFM) oraz spektroskopia mas jonów wtórnych (SIMS), co umożliwiło określenie morfologii powierzchni oraz składu wytworzonego materiału [6]. W celu scharakteryzowania wybranych własności elektrofizycznych osadzonych warstw wytworzone zostały struktury MIS (metal-insulator-semiconductor). Na podstawie pomiarów ich wysokoczęstotliwościowych charakterystyk pojemnościowo-napięciowych (C-V) dla różnych częstotliwości oraz charakterystyk prądowo-napięciowych (I-V) wyznaczono wartości przenikalności dielektrycznej (maks. 25), rezystywności (maks. 5⋅1013 Ωcm) i wytrzymałości elektrycznej (maks. 4 MVcm-1 ) warstw oraz określono mechanizmy transportu ładunku elektrycznego przez materiał. Przeprowadzone zostały również procesy selektywnego trawienia badanych warstw w plazmie o częstotliwości radiowej (RF) przy różnych wartościach mocy RF oraz różnym składzie mieszaniny trawiącej (Ar + CF4). Największą szybkość procesu (30 nm/min) obserwowano dla maksymalnej dostępnej mocy (300 W) i przy użyciu czystej atmosfery Ar.

EN

Thin (100 nm) nanocrystalline dielectric films of lanthanum doped barium titanate were deposited on Si substrates by means of reactive pulse plasma (IPD) ablation of BaTiO3 + La2O3 (2 wt.%) target. Scanning electron microscopy and atomic force microscopy showed that the obtained layers were dense ceramics of uniform thickness with average roughness Ra = 2.045 nm and the average grain size of the order of 15 nm. Measurements of current-voltage (I-V) characteristics of metal-insulator-semiconductor (MIS) structures, produced by evaporation of metal (Al) electrodes on top of barium titanate films, allowed to determine the current transport mechanisms and leakage current densities (10-12 to 10-6 Acm-2) flowing through investigated layers as well as their dielectric strength, i.e. critical electric field intensity (EBR) which ranged from 0.2 up to even 4 MVcm-1. Capacitance-voltage (C-V) measurements of the same structures were performed in accumulation state showing that the dielectric constant value (εri) of films in best cases is close to 25. BaTiO3 nanocrystalline thin films were also selective plasma etched in the course of several experiments which varied in RF power as well as CF4/(CF4 + Ar) gas-mixing ratio. The maximum etch rate of approximately 30 nm/min was observed for the maximum power (300 W) and pure Ar plasma atmosphere.

13

Struktura i właściwości elektroniczne warstw AIN wytwarzanych w reaktywnym procesie rozpylania magnetronowego

61%

Nowakowska-Langier K. , Chodun R. , Firek P. , Waśkiewicz M. , Zdunek K. , Szmidt J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

tom Vol. 52, nr 11

43-45

PL

W artykule przedstawione zostaly wyniki badań dotyczące struktury i właściwości elektronicznych warstw AIN otrzymywanych w procesie pulsacyjnego reaktywnego rozpylania magnetronowego. Przeprowadzone badania pokazały, że zastosowanie metody rozpylania magnetronowego w układzie "gemini" jest skutecznym sposobem wytworzenia w temperaturze otoczenia (RT) cienkich, transparentnych warstw AIN odznaczających się wystarczającą adhezją do podloży krzemowych. Otrzymywane przez nas warstwy azotku glinu, wzrastające w kierunku <002> odznaczały się nanokrystaliczną strukturą heksagonalnego AIN o parametrze sieci zgodnym z danymi literaturowymi, wartością energetycznej przerwy wzbronionej ok. 5 ... 6 eV oraz wartością napięcia przebicia ok. 3,5...4,4 MV/cm. Z badań autorów wynika, że szczególnie korzystnym zespołem cech strukturalnych oraz właściwości elektronicznych odznaczały się warstwy wytwarzane przy ciśnieniu mieszaniny gazów Ar+N₂, w zakresie 1 ... 2 Pa. Warstwy takie wydają się szczególnie predestynowane do wykorzystania, jako dielektryk bramkowy w strukturze tranzystorów MISFET.

EN

In the present paper we show the results of our investigation concerning a structure and the electrical properties of the AIN layers produced by the non-reactive magnetron sputtering process. Our results show that application of magnetron sputtering in "Gemini" mode allows for effective and room-temperature (RT) deposition on thin, transparent AIN films with good adhesion to Si substrates. Obtained films, growing in <002> crystallographic orientation have nanocrystalline structure of hexagonal AIN with crystallographic parameters staying in agreement with data published so far, the dielectric constant value (εri) equal from 5 to 6.5 and and critical electric field intensity (ΕBR) from 3.6 to 4.4 MV cm⁻¹. The results show that the promising morphology, phase composition and good electrical properties have the films deposited in Ar/N₂, pressure range from 1 to 2 Pa. It makes those deposited material suitable for application in novel microelectronic devices like MISFET transistor.

14

Charge pumping characterization of MISFETs with SiO2/BaTiO3 as a gate stack

61%

Firek P. , Głuszko G. , Łukasiak L. , Szmidt J. , Jakubowski A. , Sochacki M.

|

2014

|

tom R. 90, nr 9

26-28

EN

The results of charge pumping measurements of MISFETs with SiO2/BaTiO3 as a gate stack were presented and discussed. The characterization method was used for verification of thershold voltage and trap density values obtained by static current-voltage (I-V) measurements.

PL

W pracy zaprezentowano i przeanalizowano wyniki pomiarów tranzystorów MISFET wykorzystujących dwuwarstwowy dielektryk SiO2/BaTiO3. Pomiary wykonano przy użyciu metody pompowania ładunku. Stosowana metoda charakteryzacji posłużyła do weryfikacji wartości napięcia progowego tranzystora oraz gęstości pułapek powierzchniowych uzyskanych w oparciu o pomiar statycznych charakterystyk prądowonapięciowych (I-V) tranzystora.