Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Opracowanie fotoelektrycznej metody LPT pomiaru napięcia wyprostowanych pasm U FB w przewodniku

100%

Piskorski K. , Przewłocki H. M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

tom Vol. 49, nr 1

59-63

PL

Przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem fotoelektrycznej metody określania wartości napięcia wyprostowanych pasm U FB w półprzewodniku, zwanej metodą LPT (Light Pulse Technique). Kontynuacja prac nad rozwojem jej podyktowana była bardzo obiecującymi wynikami uzyskanymi w pierwszym etapie badań, gdy otrzymano lepszą dokładność i powtarzalność metody LPT w porównaniu z metodami elektrycznymi (z charakterystyk C = f(U G)). Omówiono wyniki pomiarów napięcia U FB w funkcji współczynnika R, tj. stosunku obwodu do powierzchni bramki struktury MOS. Zależność ta jest malejąca, tzn. U FB maleje wraz ze wzrostem R. Wynik ten wskazuje, że lokalne wartości U FB w pobliżu krawędzi struktury są mniejsze od wartości mierzonych w środkowej części bramki. Opisano także inny wariant metody LPT umożliwiający weryfikację mierzonego napięcia U FB. Zagadnienie określania napięcia U FB opisano także pod kątem różnej mocy światła użytego do pomiarów. Celem było obliczenie współczynnika efektywnego poziomu generacji świetlnej na podstawie wyników pomiarów charakterystyk C = f(U G) oraz sygnałów u = f(U G). Rezultaty obliczeń porównano z wynikami otrzymanymi z opracowanego modelu analitycznego.

EN

Recently, we have developed a photoelectric measurement method LPT {Light Pulse Technique) which allows to measure very accurately the flat-band voltage V FB in MOS structure. Making comparison between V FB values obtained by different methods - electric (where V FB value is calculated from C = f(V G) characteristics) and photoelectric it is clearly seen that the electric method is more inaccurate than photoelectric method LPT. We have shown, that in AI-SiO2-Si structures the φ MS(x,y) distribution over the gate area is highly non uniform and has a dome-like shape. This characteristic shape of distribution is related to stress existed in dielectric under the metal gate of MOS structure. It is easy to prove, that if the V FB values has characteristic shape of distribution, the dependence of V fB on parameter R (ratio of the area to perimeter of the gate) should be decreasing. Such measurements were done and indicate that V FB values decrease with increasing ratio R. In the next phase of this research the V FB (x,y) distributions will be determined by the SLPT method (Scanned Light Pulse Technique), in which the gate area is scanned with a pulsed UV light beam of small diameter. The new version of the LPT method have been proposed. The results obtained by this kind of photoelectric method are in good agreement with classic LPT method. 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 atomie 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.

2

Metody określania napięcia wyprostowanych pasm w półprzewodniku w strukturze MOS

100%

Piskorski K. , Przewłocki H. M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

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

Investigation of flat-band voltage distributions over the gate area of Al.-SiO2-Si structures

100%

Piskorski K. , Przewłocki H. M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2010

|

tom Nr 14

65-70

EN

A new, high precision photoelectric measurement method of the local flat-band voltage VFB values in MOS structures has been developed. This method, called SLPT (Scanning Light Pulse Technique) consists in scanning the whole gate area with the small light spot, which allows determination of the local VFB value distribution over the gate area. It was found that in Al-Si02-Si structures the local values of VFB in the central part of the metal gate are higher than at gate corners. This characteristic non-uniform, dome-like shape of VFB(x,y) distribution over the gate area was obtained for many MOS structures made in different technological processes. To confirm these results the measurements of the VFB voltage by classical C(V) characteristics method were performed. It turned out that VFB values (for the entire gate area) decrease monotoni-cally with the /?-ratio of the gate perimeter to gate area. Such behavior confirms that local VFB values in the vicinity of gate edges are lower than in the central part of the gate. It supports our hypothesis that the mechanical stress existing in the oxide under the metal gate of the MOS structure has a dominating influence on the shape of the VFB(x,y) distribution.

PL

Opracowano nową, dokładną fotoelektryczną metodę pomiaru lokalnych wartości napięcia wyprostowanych pasm VFB w półprzewodniku w strukturze MOS. Metoda SLPT (Scanning Light Pulse Technique) pozwala na pomiar lokalnych wartości VFB bardzo małą plamką światła (mniejszą od rozmiarów bramki struktury MOS) w różnych miejscach na strukturze i tym samym pozwala określić rozkład przestrzenny VFB(x,y) w płaszczyźnie powierzchni bramki struktury MOS. Wykazano, że rozkład napięcia VFB(x,y) dla struktur MOS (Al-Si02-Si) ma charakterystyczny kształt z wartościami największymi na środku oraz najmniejszymi na rogach kwadratowej bramki. Przeprowadzono pomiary elektryczne charakterystyk C(V) struktur MOS, na podstawie których wyznaczono wartości napięć VFB. Pomiary te wykonano na strukturach MOS o różnej wielkości kwadratowej bramki, czyli o różnym stosunku R obwodu do powierzchni tej bramki. Wykazano, że wartości VFB maleją wraz ze wzrostem stosunku R, co jest potwierdzeniem faktu, że wartości VFB w pobliżu krawędzi kwadratowej bramki są mniejsze od tych w środkowej części bramki. We wcześniejszych badaniach wykazano, że efektywna kontaktowa różnica potencjałów

4

Opracowanie fotoelektrycznej metody badania rozkładu napięcia wyprostowanych pasm w płaszczyźnie powierzchni bramki struktur MOS

75%

Piskorski K. , Przewłocki H. M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2006

|

tom Vol. 47, nr 11

9-11

PL

Przedstawiono fotoelektryczną metodę określania rozkładu lokalnych wartości napięcia wyprostowanych pasm VFB w płaszczyźnie (x, y) powierzchni bramki struktur MOS. Do badań rozkładu VFB(x, y) zastosowano fotoelektryczną metodę SLPT (ang. Scanned Light Pulse Technique) [3], W pierwszym etapie badań skupiono się na optymalizacji warunków pomiaru uśrednionej wartości VFB na całej powierzchni bramki, tzn. badano odpowiedź elektryczną struktury MOS na pulsujący strumień światła, przy czym strumień ten obejmował w tym przypadku całą powierzchnię bramki. Mierzona w ten sposób (dla całej powierzchni bramki) wartość VFB jest odpowiednikiem wartości VFB określonej klasyczną metodą charakterystyk C(V) [4, 5]. W pracy przedstawiono podstawy teoretyczne fotoelektrycznej metody pomiaru, opisano stosowany układ pomiarowy oraz przedstawiono wyniki pomiarów, które porównano z wynikami pomiarów VFB klasyczną metodą charakterystyk C(V).

EN

Recently, we have developed a photoelectric measurement method which allows, for the first time, to determine the distribution of the effective contact potential difference (ECPD or φMS) local values over the gate area of MOS structures [1, 2]. We have also shown, for the first time, that in AI-SiO2-Si structures the φMS(x, y) distribution over the gate area is highly non uniform and has a dome-like shape [1, 2]. In this paper we report the results of the first phase in developing a photoelectric measurement method of the flat-band voltage local value distribution VFB(x, y), over the gate area of a MOS structure. It is believed that this VFB(x, y) determination method, together with the already developed φMS(x, y) measurement method will allow determination of the effective charge distribution Qelf(x, y) over the gate area. In the first phase of our research, reported in this paper, we concentrated on optimizing the ways to determine the VFB values averaged over the entire gate area. In the second phase of this research the VFB(x, y) distributions will be determined by the scanning light pulse technique SLPT [3].

5

Określanie schematów pasmowych struktur MOS o różnej metalizacji bramki na podłożu 3C-SiC

75%

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

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

tom Vol. 52, nr 9

109-114

PL

Wykorzystanie różnych elektrycznych i fotoelektrycznych technik pomiarowych oraz użycie odpowiednich metod obliczeniowych pozwala na uzyskanie informacji na temat wielu parametrów schematu pasmowego badanej struktury MOS. W pracy tej przedstawiono wyniki pomiarów przeprowadzonych na kondensatorach MOS wykonanych na podłożu 3C-SiC(n) różniących się materiałem bramki (Al, Ni oraz Au).

EN

n this work results are presented of the electrical and photoelectric measurements of MOS capacitors. consisting of different gate materials: Al. Ni and Au of different thicknesses SiO₂ insulator of thickness 60 nm, and n-doped 3C-SiC Many different measurement techniques are employed in order to completely define all parameters of the band diagram of the MOS structure which is the main goal of these investigations.