МЕТОД НАКАЧКИ ЗАРЯДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДЗАТВОРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА НАНОРАЗМЕРНОЙ ТОЛЩИНЫ

Статья в Elpub

Вопросы радиоэлектроники. 2016; : 71-76

МЕТОД НАКАЧКИ ЗАРЯДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДЗАТВОРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА НАНОРАЗМЕРНОЙ ТОЛЩИНЫ

Драч В. Е., Родионов А. В., Чухраев И. В.

Аннотация

В настоящее время метод накачки заряда является эффективным методом для измерения энергии и поперечного распределения состояний на поверхности раздела Si-SiO₂, а также зарядов, захваченных в оксиде, и широко применяется для изучения деградации, вызванной горячими носителями, что обусловлено локализованными состояниями на поверхности раздела и зарядами, захваченными в оксиде. Постоянно уменьшающиеся линейные размеры полупроводниковых приборов не являются сдерживающим фактором для применения метода накачки заряда с целью изучения характеристик субмикронных МДП-транзисторов, а модификации метода находят применение при исследовании свойств альтернативных диэлектриков.

Список литературы

1. Драч, В.Е., Чухраев, И. В. Методика мониторинга генерации заряда в наноразмерном диэлектрике МДП-транзистора [Электронный ресурс]: научно-техническое издание // Наука и образование. — 2012. — № 2. — С. 53.

2. Драч, В.Е., Родионов, А. В. Метод анализа деградации подзатворного диэлектрика быстродействующего полевого транзистора // Электромагнитные волны и электронные системы. — 2014. — Т. 19. — № 10. — С. 79—84.

3. Paulsen R. E., White M. H. Theory and application of charge pumping for the characterization of Si-SiO2 interface and nearinterface oxide traps // IEEE Transactions on Electron Devices. —1994. — V.41. — № . 7. — P. 1213—1216.

4. Paulsen R. E., Siergiej R. R., French M. L., White M. H. Observation of near-interface oxide traps with the charge-pumping technique // IEEE Transactions on Electron Devices. — 1992. — V. 13. — № 12. — P. 627—629.

5. Maneglia Y., Bauza D. Extraction of slow oxide trap concentration profiles in metal-oxide-semiconductor transistors using the charge pumping method // Journal of Applied Physics. — 1996. — V. 79. — P. 4187—4192.

6. Bauza D., Maneglia Y. In-depth exploration of Si-SiО2 interface traps in MOS transistors using the charge pumping technique // IEEE Transactions on Electron Devices. — 1997. — V. 44. — № 12. — P. 2262—2266.

7. Brugler J. S., Jespers P. G.A., Charge pumping in MOS devices // IEEE Transactions on Electron Devices. — 1969. — V. 16. — № 3. — P. 297—302.

8. Groeseneken G., Maes H. E. Basics and applications of charge pumping in submicron MOSFETs // Microelectronics Reliability. — 1998. — V. 8. — № 9. — P. 1379—1389.

9. Kerber A., Cartier E., Pantisano L., Degraeve R., Groeseneken G., Maes H. E., Schwalke U. Charge trapping in SiO2/HfO2 gate dielectrics: comparison between charge-pumping and pulsed ID-VG // Microelectronic Engineering. — 2004. — V. 72. — № 1—4. — P. 267—272.

10. Baklanov M., Green M., Maex K. Dielectric Films for Advanced Microelectronics // Chichester: Wiley, 2007. — 426 pp.

11. Diaz R., Grisolia J., Benassayag G., Schamm-Chardon S., Castro C., Pecassou B., Dimitrakis P., Normand P. Extraction of the characteristics of Si nanocrystals by the charge pumping technique // Nanotechnology. — 2012. — V. 23. — № 8. — P. 085206.

12. Choi W. H., Park S. S., Han I. S., Na M. K., Lee H. D., Lee G. W., Om J. C., Lee S. S., Bae G. H. New charge pumping method for characterization of charge trapping layer in oxide-nitride-oxide structure // Japanese Journal of Applied Physics. — 2008. — V. 47. — № 4. — Part 2. — P. 2692—2695.

13. Groeseneken G., Maes H. E., Beltran N., De Keersmaecker P. F. A reliable approach to charge-pumping measurements in MOS transistors // IEEE Transactions on Electron Devices. — 1984. — V. 31. — № 1. — P. 42—53.

14. Heremans P., Witters J., Groeseneken G., Maes H. E. Analysis of the charge pumping technique and its application for the evaluation of MOSFET degradation // IEEE Transactions on Electron Devices. — 1989. — V. 36. — № 7. — P. 1318—1335.

15. Viswanathan С. R., Rao V. R. Application of charge pumping technique for sub-micron MOSFET characterization // Microelectronic Engineering. — 1998. — V. 40. — № 3—4. — P. 131—146.

16. Драч, В.Е., Чухраев, И. В. Диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью для субмикронных МДП-транзисторов // Радиопромышленность. — 2013. — № 3. — С. 104—112.

17. Tsuchiya T., Ono Y. Charge pumping current from single Si/SiO2 interface traps: Direct observation of Pb centers and fundamental trap-counting by the charge pumping method // Japanese Journal of Applied Physics. — 2015. — V. 54. — P. 04DC01. — dx.doi.org/10.7567/JJAP.54.04DC01

Issues of radio electronics. 2016; : 71-76

CHARGE PUMPING TECHNIQUE TO INVESTIGATE THE GATE DIELECTRIC WITH NANOSCALE THICKNESS

Drach V. E., Rodionov A. V., Chukhraev I. V.

Abstract

Nowadays, charge pumping is a powerful tool for MOSFET interface characterization. It allows to determine mean values of interface trap density as well as energy distributions over a large part of the semiconductor energy gap. Charge pumping has proven its potentials in various fields; it is being widely used to investigate hot carriers degradation, what is caused by the localized states on the interface and the charges trapped in oxide. The continuous shrinking of MOSFET device dimensions was not a limiting factor for the application of the charge pumping technique in order to study the characteristics of submicron MOS transistors. The modifications of the technique are used to investigate the properties of alternative dielectrics.

References

1. Drach, V.E., Chukhraev, I. V. Metodika monitoringa generatsii zaryada v nanorazmernom dielektrike MDP-tranzistora [Elektronnyi resurs]: nauchno-tekhnicheskoe izdanie // Nauka i obrazovanie. — 2012. — № 2. — S. 53.

2. Drach, V.E., Rodionov, A. V. Metod analiza degradatsii podzatvornogo dielektrika bystrodeistvuyushchego polevogo tranzistora // Elektromagnitnye volny i elektronnye sistemy. — 2014. — T. 19. — № 10. — S. 79—84.

6. Bauza D., Maneglia Y. In-depth exploration of Si-SiO2 interface traps in MOS transistors using the charge pumping technique // IEEE Transactions on Electron Devices. — 1997. — V. 44. — № 12. — P. 2262—2266.

7. Brugler J. S., Jespers P. G.A., Charge pumping in MOS devices // IEEE Transactions on Electron Devices. — 1969. — V. 16. — № 3. — P. 297—302.

8. Groeseneken G., Maes H. E. Basics and applications of charge pumping in submicron MOSFETs // Microelectronics Reliability. — 1998. — V. 8. — № 9. — P. 1379—1389.

10. Baklanov M., Green M., Maex K. Dielectric Films for Advanced Microelectronics // Chichester: Wiley, 2007. — 426 pp.

15. Viswanathan S. R., Rao V. R. Application of charge pumping technique for sub-micron MOSFET characterization // Microelectronic Engineering. — 1998. — V. 40. — № 3—4. — P. 131—146.

16. Drach, V.E., Chukhraev, I. V. Dielektriki s vysokoi dielektricheskoi pronitsaemost'yu dlya submikronnykh MDP-tranzistorov // Radiopromyshlennost'. — 2013. — № 3. — S. 104—112.