ZAKŁAD BADANIA STRUKTUR MOS

ZAKŁAD BADANIA STRUKTUR MOS Kierownik: doc. dr hab. inż. Henryk M. PRZEWŁOCKI e-mail: hmp@ite.waw.pl, tel. (0-prefiks-22) 548 77 50 Zespół: doc. dr inż. Lech Borowicz, e-mail: lbor@ite.waw.pl, dr inż. Tomasz Gutt, e-mail: tgutt@ite.waw.pl, mgr inż. Witold Rzodkiewicz, e-mail: rzodki@ite.waw.pl, mgr inż. Krzysztof Piskorski, e-mail: kpisk@ite.waw.pl, inż. Marek Leśko, e-mail: mlesko@ite.waw.pl Osoby współpracujące: mgr inż. Danuta Brzezińska, Zbigniew Sawicki 1. Realizowane projekty badawcze W Zakładzie Badania Struktur MOS w 2006 r. realizowano następujące tematy: Rozwój metod badania właściwości fizycznych struktur MOS nowych generacji. Etap I (temat statutowy nr 1.11.052), Badanie przestrzennych rozkładów naprężeń w strukturach MOS metodami optycznymi za pomocą interferometrii optycznej i optycznej spektroskopii ramanowskiej (projekt badawczy nr 3T11B 08728), Badanie rozkładów przestrzennych lokalnych wartości barier potencjału na powierzchniach granicznych bramka-dielektryk i półprzewodnik-dielektryk w strukturach MOS (projekt badawczy nr 3T11B 07229), Opracowanie fotoelektrycznych, elektrycznych i optycznych metod badania nowych generacji struktur MOS (projekt badawczy nr N515 022 31/0908), Zastosowanie metody spektroskopii impedancyjnej do pomiarów parametrów struktur półprzewodnikowych nowej generacji (projekt badawczy nr N515 004 31/0303). 2. Współpraca badawcza z partnerami W 2006 r. współpraca badawcza z partnerami rozwijała się w następujących dziedzinach: pozyskiwanie próbek struktur nowej generacji do badań w ramach uczestnictwa w międzynarodowych projektach badawczych, prezentowanie wykładów i referatów zapraszanych w firmach będących naszymi partnerami i podczas prestiżowych konferencji naukowych, udział w konsorcjach zgłaszających oferty na projekty badawcze zamawiane,

2 Zakład Badania Struktur MOS wykonywanie usług badawczych dla zakładów ITE oraz jednostek naukowych krajowych i zagranicznych. Rozwijanie metod badania struktur nowej generacji wymaga dostępu do struktur tego typu, na ogół nie wytwarzanych w ITE. W celu pozyskania struktur MOS typu Al-La 2 O 3 -Si Zakład kontynuował współpracę z prof. H. Iwai z Tokyo Institue of Technology (TIT). W ramach współpracy wykonano wszechstronne badania struktur z partii Hiroshi 2, których wybrane wyniki omówiono w dalszej części tego raportu. Podkreślenia wymaga fakt, że TIT należy do przodujących w świecie ośrodków naukowych w dziedzinie nanoelektroniki struktur MOS i pomiary struktur tam wykonanych pozwalają nam zmierzyć się z problemami pomiarów najbardziej obecnie zaawansowanych struktur. Dla przykładu dla niektórych płytek z partii Hiroshi 2 efektywna grubość tlenku wbrew pierwotnym ustaleniom wynosiła CET 1,45 nm, a więc blisko światowego rekordu efektywnej cienkości tlenku. W dalszym ciągu blisko współpracowano z prof. O. Engstromem z Chalmers University w Göteborgu (Szwecja). W 2006 r. współpraca ta zaowocowała wspólnymi wystąpieniami konferencyjnymi, w tym referatem zaproszonym na 7. Symposium Diagnostics & Yield, Advanced Silicon Devices and Technologies for ULSI Era, które odbyło się w Warszawie. W ramach współpracy zbadano kolejną partię struktur MOS na węgliku krzemu (Olof 4), wyprodukowanych przez laboratorium MC2 Chalmers University. W 2006 r. nasze metody pomiarowe i wyniki zainteresowały prof. S. Halla z University of Liverpool (Wielka Brytania) oraz dr. M. Lemme z firmy AMO GmbH (Niemcy), reprezentujących europejską sieć SINANO. W ramach nawiązanej współpracy badano struktury MOS z izolatorem bramkowym HfO 2 oraz (HfO 2 ) x (SiO y ) 1 x (próbki Steve1, Yvonne1, Max1). Kontynuowano współpracę z wieloma jednostkami europejskimi, m. in. University of Manchester (Wielka Brytania), University of Leuven (Belgia), LOT- Oriel GmbH (Niemcy), SOITEC i IMEP, Grenoble (Francja). W 2006 r. zaprezentowano kilka referatów i wykładów zaproszonych, a zwłaszcza: H. M. Przewłocki: New Applications of Internal Photoemission to Determine Basic MOS System Parameters. IEEE Distinguished Lecturer Invited Paper. International Workshop on NanoCMOS, Mishima, Japonia, 25.01 3.02.2006; H. M. Przewłocki: Problems in C(V) and G(V) Characterization of MOS Structures. SOITEC Invited Lecture, Grenoble, Francja, 4 5.05.2006; H. M. Przewłocki: The New Generation of the Photoelectric Measurement Methods of MOS Structure Parameters. Invited paper. International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems MIXDES 2006, Gdynia, 22 24.06.2006; O. Engstrom, T. Gutt, H. M. Przewłocki: Energy Concepts Involved in MOS Characterization. Invited paper. 7. Symposium Diagnostics & Yield, Advanced Silicon Devices and Technologies for ULSI Era, Warszawa, 25 28.06.2006.

Zakład Badania Struktur MOS 3 Ważnym przedsięwzięciem w ramach współpracy z wieloma krajowymi jednostkami badawczymi było przygotowanie oferty na projekt badawczy zamawiany pt. Nowe technologie na bazie węglika krzemu i ich zastosowanie w elektronice wielkich częstotliwości, dużych mocy i wysokich temperatur. Udział Zakładu w konsorcjum został zaakceptowany przez wnioskodawców w zakresie charakteryzacji parametrów materiałowych podłoży i warstw z węglika krzemu oraz ich powierzchni granicznych z innymi materiałami konstrukcyjnymi struktur półprzewodnikowych przy użyciu metod elektrycznych, fotoelektrycznych i optycznych w celu optymalizacji procesów technologicznych, metod projektowania oraz wytwarzania elementów. Kontynuowano również współpracę badawczą w zakresie charakteryzacji struktur z Politechniką Warszawską (IMiO), Instytutem Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME), z Instytutem Fizyki PAN oraz z zakładami ITE. 3. Uzyskane wyniki 3.1. Uruchomienie badań struktur MOS nowych generacji metodami elektrycznymi 3.1.1. Badania struktur Al-SiO 2 -SiC Charakteryzacja jakości powierzchni granicznych półprzewodnik-izolator wymaga wyznaczenia rozkładów energetycznych gęstości pułapek powierzchniowych D it -E T, stałych czasowych τ-e T, przekrojów czynnych na wychwyt σ-e T oraz określenia fluktuacji potencjału powierzchniowego w obszarze bramki σ φ -E T na powierzchni granicznej półprzewodnik-izolator. W omawianym etapie rozwijano metodę opartą na analizie charakterystyk C-V oraz G p /ω-ω. W tab. 1 podano ważniejsze parametry technologiczne próbek mierzonych na tym etapie badań. W niniejszym raporcie omówiono pomiary kondensatorów o powierzchni A = 7,0685E 4 cm 2 (typ M) oraz A = 1,2566E 3 cm 2 (typ L). Grubość tlenku X ox podana w tab. 1 jest średnią z pomiarów elipsometrycznych i wynikających z pomiarów C-V. Tabela 1. Ważniejsze parametry technologiczne próbek Parametr Próbka D6 F6 B3 D2 T ox [ o C] 1050 1150 1200 1240 T [min ] 1440 240 60 40 X ox [nm] 35,5 42,5 31,0 34,5 Rate [nm/h] 1,48 10,62 31,00 51,75

4 Zakład Badania Struktur MOS W tab. 2 podano średnie wartości parametrów C ox, R s, N d i V FB w każdej próbce, określone na podstawie pomiarów C-V przy częstości sygnału 1 MHz. Wartość N d określono na podstawie zależności 1/C 2. Wartość V FB określono przez wyznaczenie charakterystyki φ s = f(v G ). Wartości średnie określano na podstawie 5 6 pomiarów. Tabela 2. Wartości średnie parametrów PMA Próbka Typ C ox [pf] R s [Ω] N d 10 15 [cm 3 ] V FB [V] 0 D6 L 118,20 124,58 6,4326 1,10 0 F6 L 101,00 60,00 6,8310 0,44 0 B3 L 138,00 121,65 7,8863 0,20 0 D2 L 123,60 91,46 7,6519 0,11 1 D6 L 118,00 43,74 7,1460 0,78 1 F6 L 97,16 56,98 7,3904 0,50 1 B3 L 136,40 52,48 10,6940 0,57 1 D2 L 127,40 37,52 8,5722 0,42 0 D6 M 66,90 58,92 5,5298 0,85 0 F6 M 54,60 66,60 5,9684 0,33 0 B3 M 77,50 50,56 7,5654 0,14 0 D2 M 71,25 57,88 7,7182 0,16 1 D6 M 65,35 40,17 7,2092 0,75 1 F6 M 53,60 61,80 6,8593 0,57 1 B3 M 76,82 43,72 9,3236 0,47 1 D2 M 70,70 56,43 7,0678 0,29 PMA = 0 oznacza próbki bez PMA. Na rys. 1 pokazano różnice między próbkami dla parametrów C ox, R s, N d i V FB, a na rys. 2 wpływ stosunku powierzchni do obwodu kondensatora na V FB na różnych próbkach bez i po PMA. Jak widać na rys. 1a, wartości C ox w grupie bez PMA oraz w grupie z PMA odpowiadają wartościom X ox w poszczególnych próbkach. Nie widać różnic między próbkami z grupy przed i po PMA.

Zakład Badania Struktur MOS 5 Rys. 1. Porównanie zmierzonych parametrów między próbkami (D6, F6, B3 i D2) oraz w grupach bez i z PMA Rys. 2. Porównanie V FB na strukturach dużych (L) i średnich (M) na kolejnych próbkach bez i po PMA Na rys. 1d i rys. 2 widać, że napięcie wyprostowanych pasm jest dodatnie we wszystkich próbkach, co wskazuje na występowanie efektywnego ładunku ujemnego w tlenku i w powierzchni granicznej. Na obu rysunkach widać, że w grupie bez PMA V FB wyraźnie maleje ze wzrostem szybkości utleniania. PMA wyraźnie zwiększa wartość V FB dla próbek F6, B3 i D2, ale zachowuje zależność od szybkości utleniania. V BF mierzone na kondensatorach L jest większe niż na M we wszystkich próbkach z wyjątkiem D2 bez PMA i F6 z PMA. Jest to zgodne z wcześniej ob.- serwowaną zależnością V FB od stosunku powierzchni kondensatora do jego obwodu w przypadku bramek metalicznych. W grupie próbek bez PMA (rys. 3) widać spadek gęstości pułapek w głębi przerwy zabronionej wraz ze wzrostem szybkości utleniania. Jednocześnie prób- ki wykazują duże różnice stałych czasowych i przekrojów czynnych. W grupie bez PMA można wskazać dwie klasy próbek o różnych D it, τ i σ (0D6L/0F6L o mniejszej szybkości utleniania i 0B3L/0D2L o większej szybkości utleniania). W grupie próbek z PMA także widać spadek gęstości pułapek w głębi przerwy zabronionej wraz ze wzrostem szybkości utleniania, ale jednocześnie wszystkie próbki po PMA mają D it w głębi przerwy zabronionej (ok. 0,6 ev) niższe niż analogiczne próbki bez PMA (rys. 4 i 5). Próbki po PMA wykazują mniejsze różnice stałych czasowych i przekrojów czynnych w porównaniu z próbkami bez PMA. W tej grupie nie widać wewnętrznej klasyfikacji próbek.

6 Zakład Badania Struktur MOS Rys. 3. Zestaw charakterystyk energetycznych pułapek na próbkach bez PMA Rys. 4. Zestaw charakterystyk energetycznych pułapek na próbkach z PMA

Zakład Badania Struktur MOS 7 Dit e13 large MOSC @Et=0,6 ev Dit e13 large MOSC @Et=0,1 ev 1 10,00 Dit e13 [cm-2ev-1] 0,1 Dit e13 [cm-2ev-1] 1,00 0,10 0,01 D6 F6 B3 D2 sampl e 0,01 D6 F6 B3 D2 sample no PMA PMA no PMA PMA Rys. 5. Różnice D it między próbkami bez i z PMA na poziomie E C E T = 0,1 ev i 0,6 ev 3.1.2. Analiza schematów zastępczych kondensatorów MOS z dielektrykiem La 2 O 3 i HfO 2 spektroskopia admitancyjna Zastosowanie materiałów high-k jako izolatora bramki wymaga optymalizacji ich parametrów, tak aby przy znacznie zwiększonej w porównaniu z SiO 2 przenikalności elektrycznej pozostałe parametry możliwie najbardziej zbliżyć do idealnego z punktu widzenia technologii krzemowej dwutlenku krzemu. Do oceny jakości wielowarstwowych struktur z materiałów high-k przydatna jest analiza schematów zastępczych takich struktur w szerokim zakresie częstotliwości. Na obecnym etapie do symulacji schematów zastępczych oraz dopasowywania teoretycznych charakterystyk Z-f do charakterystyk zmierzonych stosowano oprogramowanie LEVM/LEVMW v. 8.07 (Ross Macdonald i Solartron Group Limited). Wykonano serię pomiarów struktur z warstwami HfO2 (w różnych proporcjach z SiO 2 ), otrzymanych w ramach współpracy z University of Liverpool, oraz z warstwami La 2 O 3, otrzymanych w ramach współpracy z Tokyo Institute of Technology. Badania struktur Al-La 2 O 3 -Si Badane struktury były wykonane w Tokyo Institute of Technology. Płytką podłożową był krzem typu n (n-si), na którym została osadzona warstwa La 2 O 3 o fizycznej grubości 5,93 nm. Warstwa ta została następnie wygrzana w atmosferze azotu (N 2 ) w temperaturze 800oC w ciągu 5 min. Kontakty do struktury zostały wykonane z aluminium (Al). Wykonywano pomiary C-V oraz G-V w zakresie napięć od 1 V (dla niektórych struktur 2 V) do +0,5 V przy trzech częstotliwościach sygnału pomiarowego: 1 MHz, 500 khz i 100 khz, oraz pomiary Z-f w zakresie częstotliwości od 500 Hz do 1 MHz przy różnych napięciach zasilających, co miało za zadanie wprowadzenie badanych struktur w stan inwersji lub akumulacji. Przyjęto w rozważaniach cztery schematy zastępcze badanych struktur pokazane na rys. 6.

8 Zakład Badania Struktur MOS a) C OX R OX b) C OX c) C OX R OX d) C OX C i R i C i R i R S R S R S R S Rys. 6. Schematy zastępcze badanych struktur: a) 5-elementowy, b) 4-elementowy, c) 3-elementowy, d) 2-elementowy. Cox pojemność tlenku, Rox rezystancja tlenku, Ci pojemność interfejsu, Ri rezystancja interfejsu, RS rezystancja szeregowa Wyniki dopasowań dla struktur będących w stanie akumulacji podano w tab. 3 i 4. Można zauważyć, że parametry te dla każdego schematu zastępczego mają bardzo zbliżone wartości. Jedynie dla struktury 0910M otrzymano większą wartość rezystancji szeregowej (R S ), może to jednak być spowodowane słabym kontaktem do struktury w trakcie wykonywania pomiaru. Jak można się przekonać, w zakresie akumulacji rodzaj schematu zastępczego nie wpływa na wartości parametrów schematu zastępczego (C ox, R S ) lub, innymi słowami, wpływ parametrów C i oraz R i jest znikomy. Identyczny wniosek można wysnuć obserwując wartości parametrów schematu zastępczego uzyskane dla struktur średnich. Tabela 3. Wyniki dopasowań charakterystyk Z(f) do modelu teoretycznego dla struktur małych (M) Schemat 5-elem. 4-elem. 3-elem. 2-elem. Parametr P 1 /R ox P 2 /C ox P 3 /R i P 4 /C i P 5 /R s P 2 /C ox P 3 /R i P 4 /C i P 5 /R s P 1 /R ox P 2 /C ox P 5 /R s P 2 /C ox P 5 /R s Struktura 0610M 0710M 0810M 0910M 1010M 1210M 3,93E+07 1,14E 10 7,49E+02 5,81E 09 3,88E+02 1,14E 10 8,58E+02 5,33E 09 3,88E+02 5,04E+06 1,12E 10 3,89E+02 1,12E 10 3,90E+02 4,07E+07 1,12E 10 7,43E+02 5,83E 09 3,98E+02 1,12E 10 8,51E+02 5,34E 09 3,98E+02 5,23E+06 1,09E 10 3,99E+02 1,09E 10 4,00E+02 4,24E+07 1,17E 10 6,80E+02 6,13E 09 3,98E+02 1,17E 10 7,68E+02 5,67E 09 3,98E+02 4,99E+06 1,14E 10 3,99E+02 1,14E 10 4,00E+02 5,28E+14 1,11E 10 1,67E+11 1,03E 08 5,15E+02 1,16E 10 1,46E+09 1,99E 09 5,15E+02 1,83E+11 1,09E 10 5,15E+02 1,09E 10 5,15E+02 3,29E+07 1,14E 10 5,99E+02 5,78E 09 4,49E+02 1,15E 10 6,84E+02 5,31E 09 4,49E+02 4,34E+06 1,12E 10 4,15E+02 1,12E 10 4,52E+02 1,19E+07 1,02E 10 6,06E+02 4,05E 09 4,13E+02 1,02E 10 7,60E+02 3,52E 09 4,13E+02 2,85E+06 9,95E 11 4,16E+02 9,95E 11 4,18E+02

Zakład Badania Struktur MOS 9 Tabela 4. Wyniki dopasowań charakterystyk Z(f) do modelu teoretycznego dla struktur średnich (S) Schemat Parametr Struktura 0710S 0912S 0913S 1010S 1012S 1210S 5-elem. P 1 /R ox P 2 /C ox P 3 /R i P 4 /C i P 5 /R s 7,32E+06 3,46E 10 1,04E+02 1,75E 08 2,15E+02 3,69E+06 1,28E 10 3,34E+03 4,10E 09 2,43E+02 1,77E+06 1,33E 10 5,42E+03 2,16E 09 2,24E+02 1,76E+07 3,58E 10 1,36E+02 1,94E 08 2,41E+02 1,76E+07 3,58E 10 1,36E+02 1,94E 08 2,41E+02 5,54E+03 4,07E 10 1,80E+03 1,79E 09 2,18E+02 4-elem. P 2 /C ox P 3 /R i P 4 /C i P 5 /R s 3,46E 10 1,16E+02 1,64E 08 2,15E+02 2,55E 10 6,26E+05 2,41E 10 2,43E+02 2,93E 10 3,50E+05 2,20E 10 2,24E+02 3,58E 10 1,45E+02 1,87E 08 2,41E+02 3,49E 10 1,41E+02 1,57E 08 2,13E+02 6,96E 06 7,29E+03 3,23E 10 2,19E+02 3-elem. P 1 /R ox P 2 /C ox P 5 /R s 1,07E+06 3,39E 10 2,16E+02 2,46E+06 1,24E 10 2,43E+02 1,18E+06 1,26E 10 2,24E+02 1,41E+06 3,51E 10 2,42E+02 1,07E+06 3,42E 10 2,14E+02 7,29E+03 3,23E 10 2,19E+02 2-elem. P 2 /C ox P 5 /R s 3,39E 10 2,17E+02 1,24E 10 2,44E+02 1,26E 10 2,27E+02 3,51E 10 2,42E+02 3,42E 10 2,15E+02 3,35E 10 2,85E+02 Badania struktur Au-(HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x -SiO 2 -Si Celem eksperymentu było określenie schematu zastępczego wielowarstwowej struktury MOS Au-(HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x -SiO 2 -Si, w której jedna z warstw miała różne warianty stechiometryczne mieszaniny tlenku hafnu i tlenku krzemu (rys. 7). Zmierzono charakterystyki Y-f tych struktur w wybranych punktach polaryzacji struktury. Prezentowane wyniki dotyczą pomiarów w stanie akumulacji. Badano kilka schematów zastępczych. Najlepsze efekty uzyskano dla schematu pokazanego na rys. 8. t HfO2 d ~4 nm MOCVD (HfO 2) x(sio 2) 1-x t SiO Si-p ~1 nm termiczny SiO 2 Rys. 7. Przekrój badanej struktury Rys. 8. Schemat zastępczy badanych struktur MOS

10 Zakład Badania Struktur MOS Można zauważyć, że wyniki identyfikacji C SiO2 (tab. 5) na próbce referencyjnej i na próbce D06 są bliskie wartości oczekiwanej przy t SiO2 = 9 nm. Podobnie w próbce D08 wynik identyfikacji C SiO2 odpowiada wartości oczekiwanej. Rezystancje warstwy SiO 2 w tych trzech przypadkach są zgodne z obserwacjami struktur z samym SiO 2 i są rzędu setek kiloomów. Po zidentyfikowaniu elementów odpowiadających warstwie SiO 2 przyjęto, że dwa elementy RC mające podobne wartości na każdej próbce (również referencyjnej bez warstwy HfO2 ) należy zaklasyfikować jako elementy warstwy interfejsu. Pozostałe elementy RC odpowiadały zatem warstwie mieszaniny HfO 2 /SiO 2. Tabela 5. Wartości parametrów zidentyfikowane za pomocą wyników pomiarów Próbka Parametr Referencyjna SiO 2 D06A D06B D08 C HfO2 [F] 4,998e 8 2,137e 8 R HfO2 [Ω] 97,1 68,9 C SiO2 [F] 2,826e 9 3,002e 9 2,242e 8 R SiO2 [Ω] 1,319e+5 7,392e+5 2,990e+4 C interfejs [F] 4,280e 9 5,710e 9 5,937e 9 R interfejs [Ω] 75,0 84,2 47,8 R s [Ω] 163,1 790,0 144,4 Wartości CHfO 2 w próbkach D06 i D08 mają się do siebie w stosunku 2:1, co najprawdopodobniej wynika z proporcji mieszaniny x D06 :x D08 w (HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x, która w próbkach D06 i D08 była równa 100%:50%. Stąd obliczenia er dla warstw (HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x dają w wyniku 28,7 dla x = 100% i 12,3 dla x = 50%. 3.2. Opracowanie metod badań optycznych struktur MOS nowych generacji Celem tych prac było opracowanie i wykorzystanie optycznych metod pomiaru parametrów optycznych i mechanicznych układów dielektryk-półprzewodnik występujących w strukturach MOS nowych generacji. Dotyczy to głównie pomiaru takich parametrów, jak współczynik załamania n i grubość t warstwy dielektryka, osadzanej na podłożu krzemowym lub z węglika krzemu. Opracowano elipsometryczne metody badania i przeprowadzono pomiary parametrów następujących układów dielektryk-półprzewodnik: La 2 O 3 -Si, HfO 2 -Si, BaTiO 3 -Si, SiO 2 -SiC. Wykonano także interferometryczne badania grubości i profilu bramek aluminiowych w strukturach Al-La 2 O 3 -Si.

Zakład Badania Struktur MOS 11 3.2.1. Badania struktur Al-La 2 O 3 -Si Zbadano elipsometrycznie pięć płytek La 2 O 3 -Si w trzech odstępach czasowych (luty, marzec, kwiecień). Ze względu na właściwości higroskopowe tlenku lantanu, który absorbuje wodę w miarę upływu czasu, badanie to miało na celu sprawdzenie, jak z czasem zmieniają się właściwości optyczne tlenku lantanu wygrzewanego w różnych temperaturach. Pomiary elipsometryczne były przeprowadzane na środku każdej płytki w szerokim zakresie spektralnym 250 1000 nm, z krokiem co 10 nm, przy dwóch kątach padania: 64 o i 66 o. Wynikiem analizy pomiarów elipsometrycznych jest model optyczny pokazany na rys. 9. Za wartości początkowe, niezbędne przy dopasowaniu danych zmierzonych z obliczonymi, posłużyły wyznaczone uprzednio własności optyczne tlenku lantanu z pomiarów i analizy pierwszej partii płytek TIT. 1 genosc 4.83 nm 0 si 1 mm Rys. 9. a) Model ogólnego oscylatora wykorzystujący wzór dyspersyjny Cauchy ego. Wykresy ilustrują zmianę funkcji dielektrycznej (jej wartości rzeczywiste, ε 1 ) w zależności od energii fotonu. E 1 -offset oznacza rzeczywistą wartość dodaną do ε 1 ; b) model optyczny dla układu La 2 O 3 -Si. Właściwości optyczne dielektryka wyznaczono na podstawie modelu ogólnego oscylatora. Dla pomiarów wykonanych bezpośrednio po rozpakowaniu płytek zaobserwowano, że wyższa temperatura powoduje wzrost grubości warstwy dielektryka i stopniowy spadek wartości współczynnika załamania w zakresie temperatur 300 600 o C, a przy temperaturze 800 o C następuje powrót n do wartości sprzed PDA (rys. 10 i 11). Grubość warstwy [nm] 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 as dep 300 400 600 800 Temperatura [ o C] Luty'06 Rys. 10. Grubość tlenku lantanu w funkcji temperatury procesu PDA Współczynnik załamania, n 2.0100 1.9750 1.9400 1.9050 1.8700 1.8350 1.8000 1.7650 1.7300 1.6950 1.6600 as dep 300 400 600 800 Temperatura [ o C] Luty'06 Rys. 11. Współczynnik załamania dla długości fali 630 nm w funkcji temperatury procesu PDA

12 Zakład Badania Struktur MOS W wyniku przeprowadzonych badań na tych strukturach można stwierdzić, że zachodzą dwa zjawiska: densyfikacja warstwy dielektrycznej po wygrzewaniu w temperaturze 300 o C, przy której wpływ warstwy pośredniej nie odgrywa roli, i wzrost grubości warstwy dla coraz wyższych temperatur, gdzie udział warstwy pośredniej przyczynia się do ogólnego wzrostu grubości warstwy dielektrycznej. Tym samym wzrostowi grubości warstwy towarzyszy spadek współczynnika załamania tlenku lantanu. Interesujące są zmiany parametrów badanych struktur w czasie. Jak widać na rys. 12 i 13, z upływem czasu obserwuje się te same tendencje zmian właściwości optycznych warstwy tlenku lantanu w funkcji temperatury wygrzewania. Ze względu na własności higroskopowe tej warstwy dielektrycznej zauważa się stopniowy wzrost jej grubości. Grubość warstwy La2O3 [nm] 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 as dep 300 400 600 800 Temperatura [ o C] Luty '06 Marzec '06 Kwiecien '06 Rys. 12. Grubość tlenku lantanu w funkcji temperatury procesu PDA Współczynnik załamania La2O3, n 2.0200 1.9850 1.9500 1.9150 1.8800 1.8450 1.8100 1.7750 1.7400 1.7050 1.6700 1.6350 1.6000 1.5650 1.5300 as dep 300 400 600 800 Temperatura [ o C] Luty '06 Marzec '06 Kwiecien '06 Rys. 13. Współczynnik załamania dla długości fali 630 nm w funkcji temperatury procesu PDA Wykonano także pomiary interefometryczne w celu sprawdzenia jakości badanej struktury Al-La 2 O 3 -Si. Przykładowe wyniki pokazano na rys. 14 i 15. W strefie brzegowej widoczne jest łagodne przejście prążków interferencyjnych z obszaru dielektryka (tlenku lantanu) na powierzchnię kołową metalowej bramki (A1). Przypuszcza się, że maska wykorzystywana do uzyskania tego układu była usytuowana w znacznej odległości od struktury podczas jednego z etapów procesu technologicznego (fotolitografii) i dlatego zaobserwowano łagodne przejście Rys. 14. Obraz interferencyjny płytki ze strukturą Al/La 2 O 3 /n+si nie poddanej procesowi PDA Rys. 15. Obraz interferencyjny płytki ze strukturą Al/La 2 O 3 /n+si poddanej procesowi PDA w 400 o C

Zakład Badania Struktur MOS 13 z jednej powierzchni na drugą. Długość fali zastosowana do pomiarów interferencyjnych wynosiła 540 nm. Na podstawie otrzymanych obrazów interferencyjnych dla ww. płytek określono także grubość warstwy metalowej (A1), która wynosiła odpowiednio 146 nm i 150,5 nm. 3.2.2. Badania struktur Au-(HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x -SiO-Si Zbadano elipsometrycznie pięć płytek z układem SiO 2 -(HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x -SiO-Si o różnym stosunku stechiometrycznym dwutlenku hafnu do dwutlenku krzemu. Pomiary wykonano w trzech różnych położeniach (na środku, na dole i po prawej stronie płytki) w szerokim zakresie spektralnym 250 1000 nm, z krokiem co 10 nm, przy trzech kątach padania: 65 o, 70 o i 75 o. W modelu optycznym struktury SiO 2 -(HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x -SiO-Si stosunek stechiometryczny dwutlenku hafnu do dwutlenku krzemu w warstwie (HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x wyrażono metodą przybliżonego ośrodka (EMA Effective Media Approximation). Na podstawie modeli optycznych wyznaczono grubości i współczynniki optyczne poszczególnych warstw (tab. 6, rys. 16 i 17). W tab. 6 przedstawiono średnie wartości grubości warstwy (HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x dla różnej zawartości tlenku hafnu w tej warstwie. Tabela 6. Wyniki pomiaru grubości warstwy (HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x w zależności od stosunku zawartości dwutlenku hafnu do dwutlenku krzemu Zawartość HfO 2 w warstwie HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x [%]: 30 50 70 100 Grubość warstwy (HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x [nm] 4,46 3,78 3,39 2,5 Na rys. 17 zostały przedstawione krzywe normalnych dyspersji dla różnej zawartości tlenku hafnu w warstwie (HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x. Jak widać, coraz większa zawartość hafnu zwiększa współczynnik załamania w warstwie krzemianu tlenku hafnowego. współczynnik załamania warstwy SiO, n 2.2000 2.1500 2.1000 2.0500 2.0000 1.9500 1.9000 1.8500 1.8000 1.7500 n k 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 współczynnik ekstynkcji warstwy SiO, k współczynnik załamania warstwy (HfO 2)x(SiO2)1-x, n 2.4000 2.3500 2.3000 2.2500 2.2000 2.1500 2.1000 2.0500 2.0000 1.9500 1.9000 1.8500 1.8000 1.7500 1.7000 1.6500 HfO 2 70 % HfO 2 30% SiO 2 50 % HfO 2 50% SiO 2 30 % HfO 2 70% SiO 2 1.7000 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 długość fali, λ [nm] Rys. 16. Współczynniki optyczne warstwy SiO w funkcji długości fali (dane z biblioteki WVASE32) 0.00 1.6000 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 długość fali, λ [nm] Rys. 17. Współczynniki załamania warstwy (HfO 2 ) x (SiO 2 ) 1 x w funkcji długości fali

14 Zakład Badania Struktur MOS Wydaje się, że krzemiany tlenku hafnowego ze względu na dużą stałą dielektryczną i inne korzystne parametry elektryczne mogą wkrótce znaleźć zastosowanie w przyrządach MOS nanoelektroniki półprzewodnikowej. 3.2.3. Badania struktur SiO 2 -SiC W ramach współpracy z Zakładem Technologii Struktur Półprzewodnikowych dla Fotoniki zbadano elipsometrycznie płytki z układem SiO 2 /SiC-4H. Celem eksperymentu było określenie wartości współczynnika załamania podłoża SiC-4H w zakresie spektralnym 320 1000 nm oraz wyznaczenie grubości warstw SiO 2 otrzymanych w wyniku termicznego utleniania podłoża za pomocą RTP (Rapid Thermal Process). 3.0000 współczynnik załamania podłoża SiC-4H, n 2.9750 2.9500 2.9250 2.9000 2.8750 2.8500 2.8250 2.8000 2.7750 2.7500 2.7250 2.7000 2.6750 2.6500 2.6250 2.6000 2.5750 2.5500 SiC - dane literaturowe SiC - wyznaczone 2.5250 2.5000 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 długość fali, λ [nm] Rys. 18. Współczynniki załamania dla podłoża z SiC-4H w funkcji długości fali Na rys. 18 pokazano wyznaczone współczynniki załamania dla podłoża z węglika krzemu SiC-4H na tle danych literaturowych zaczerpniętych z biblioteki oprogramowania WVASE32. 3.3. Zbadanie możliwości pomiarów fotoelektrycznych struktur MOS nowych generacji Celem prac było określenie możliwości prowadzenia pomiarów fotoelektrycznych na strukturach MOS nowej generacji. W szczególności chodziło o możliwość zastosowania do pomiaru tych struktur metod fotoelektrycznych opracowanych w Zakładzie. Badania przeprowadzono na strukturach z partii Hiroshi 2 i Olof 3. Ważnym celem było również określenie warunków, jakie muszą spełniać różne struktury nowej generacji, aby można było zastosować do nich fotoelektryczne metody pomiaru. W dalszym ciągu przedstawiono wyniki uzyskane podczas pomiarów struktur Al-La 2 O 3 -Si oraz struktur Al-SiO 2 -SiC.

Zakład Badania Struktur MOS 15 Wykonano wszechstronne badania struktur MOS (Al-La 2 O 3 -Si) z partii Hiroshi 2 wyprodukowanej w TIT i nadesłanej do badań w Zakładzie. Partia ta została wykonana niezgodnie z uzgodnionymi wymaganiami. Dla pomiarów fotoelektrycznych szczególne znaczenie miały dwie niezgodności: grubość bramki Al wynosiła t Al = l78 145 nm, a powinna wynosić 20 40 nm; grubość (fizyczna) warstw La 2 O 3 wynosiła t ox = 3,9 5,9 nm, a powinna wynosić t ox 8 nm. Z powodu nadmiernej grubości bramek Al badane struktury wykazywały zbyt małą fotoczułość, a wskutek zbyt małej grubości warstwy tlenku wykazywały zbyt wielkie i niestabilne wartości prądu ciemnego. W rezultacie charakterystyki fotoprądu I ph w funkcji napięcia V G dla większości struktur nie nadawały się do wykorzystania w pomiarach fotoelektrycznych. Przykład takich charakterystyk pokazano na rys. 19a. a) b) 35 30 λ = 300 0.8 0.6 25 20 280 260 0.4 0.2 0.0 I[pA] 15 10 5 0 290 270 dark I ph -I dark [pa] -0.2-0.4-0.6-0.8-1.0 λ = 260 270 280 290 300-5 200 300 400 500 600 700 800 V G [mv] H2,W10,Str10/11S. Task20. Iph=f(V G ) λ, P=5μW measured 2006.03.22-1.2 200 300 400 500 600 700 800 V G [V] H2,W10,str8/5S,task30,I ph - I dark =f(v G ) λ,p=20μw, measured 2006.04.20 Rys. 19. Zmierzone przebiegi fotoprądu w funkcji napięcia bramek dla dwu skrajnie różniących się między sobą struktur MOS z partii Hiroshi 2: a) dla struktury o wysoce niestabilnych wartościach fotoprądów, b) dla struktury, dla której charakterystyki fotoprądu są niemal prawidłowe Można sądzić, że możliwe będzie zastosowanie fotoelektrycznych metod pomiarowych do struktur metal-la 2 O 3 -Si w przypadku, gdy będą one miały właściwe (zgodne z wcześniejszymi ustaleniami) grubości poszczególnych warstw. 3.3.2. Badania struktur Al-SiO 2 -SiC Przeprowadzono badania możliwości pomiarów fotoelektrycznych na strukturach MOS z partii Olof 3 wytworzonej w Chalmers University i przesłanej do charakte- ryzacji w ITE. Ze względu na strukturę pasmową systemu Al-SiO 2 -SiC pomiary fotoelektryczne są w tym przypadku utrudnione przynajmniej z dwóch powodów:

16 Zakład Badania Struktur MOS Próg fotoemisji z SiC do SiO 2, czyli różnica energii między dnem pasma przewodnictwa SiO 2 a szczytem pasma podstawowego SiC, wynosi aż ok. 6 ev, co odpowiada długości fali światła 220 nm. Próg fotoemisji elektronów Al do SiO 2, czyli różnica między poziomem dna pasma przewodnictwa w SiO 2 a poziomem Fermiego w Al, jest zbliżony do progu foto- emisji dziur z SiC do SiO 2, czyli różnicy poziomu szczytu pasma podstawowego w SiC i poziomu szczytu pasma podstawowego w SiO 2. To pierwsze utrudnienie wynika z ograniczonego zasięgu spektralnego (w kierunku głębokiego ultrafioletu) aparatury używanej przez nas do pomiarów fotoelektrycznych. W stosowanym systemie WSBF moc strumienia światła gwałtownie spada dla fal krótszych niż λ = 200 nm, tzn. hv 6 ev, a właśnie w tym zakresie należy poszukiwać progu fotoemisji elektronów z pasma podstawowego SiC. Na rys. 20 pokazano charakterystyki spektralne fotoprądu zdejmowane w celu określenia wysokości bariery potencjału na powierzchni granicznej SiC-SiO 2 metodą Powella-Berglunda. Charakterystyki te wydają się mieć prawidlowy przebieg, jednak ze względu na to, że ich maksima występują dla hv > 6 ev, zachodzi obawa, czy ich kształt nie jest zaburzony przez gwałtowny spadek mocy światła w tym zakresie. W związku z tym podjęto działania zmierzające do rozszerzenia użytecznego zakresu spektralnego (w kierunku głębokiego UV) w systemie WSBF. Olof3, N-type,Left,Task15,str.-4/2S, Y=f(hν) Y 2.4x10-5 2.2x10-5 2.0x10-5 1.8x10-5 1.6x10-5 1.4x10-5 1.2x10-5 1.0x10-5 8.0x10-6 6.0x10-6 4.0x10-6 2.0x10-6 0.0 P = 1 μw 9V 7V 5V 4V 3V 2V -2.0x10-6 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Rys. 20. Charakterystyka spektralna wydajności kwantowej Y fotoemisji z SiC do SiO 2 w strukturze Al-SiO 2 -SiC Drugie z wymienionych utrudnień przejawia się złożonym kształtem zbocza charakterystyk spektralnych wydajności kwantowej, fotoemisji, z którego wyznacza się wysokości poszczególnych barier. Dokładne określenie tych odcinków charakterystyk spektralnych, z których należy odczytać wysokości poszczególnych barier, wymaga wykonania pomiarów na wielu strukturach. Pomiary takie są aktualnie prowadzone. Można już teraz stwierdzić, że jest możliwe zastosowanie pomiarów fotoelektrycznych do struktur Al-SiO 2 -SiC. hν [ev]

Zakład Badania Struktur MOS 17 3.4. Uruchomienie pomiarów wysokości barier potencjału w strukturach MOS nowych generacji Celem prac było uzyskanie informacji o powtarzalności wyników pomiaru, eliminacja błędów przypadkowych przez uśrednianie oraz oszacowanie dokładności pomiaru. W trakcie realizacji tego zadania zostanie dokonana optymalizacja warunków pomiaru oraz będą opracowane procedury i programy usprawniające analizę wyników. Pomiary w strukturach MOS na podłożach SiC były prowadzone na kilkudziesięciu strukturach, tzw. średnich i małych, z partii Olof 3 wytworzonej w Chalmers University. W badanych strukturach grubość warstw aluminium i SiO2 wynosiła odpowiednio: t Al = 10 nm, t ox = 51,35 nm. Pomiary dla fotoemisji z bramki wykonywano w zakresie długości fal λ = 204 300 nm (hv = 4,13 6,08 ev), a dla fotoemisji z podłoża w zakresie λ = 196 280 nm (hv = 4,43 6,33 ev). W celu usprawnienia pracochłonnej analizy wyników opracowano procedurę automatycznego obliczania i wizualizacji wyników, która wymaga tylko wprowadzenia danych pomiarowych i niektórych parametrów badanej struktury. Cztery kolejne etapy obliczania wysokości bariery przedstawiono na rys. 21 24. 0.5 0.018 2 Prąd If [pa] 0.4 0.3 0.2 0.1 2 3 4 5 7 9 Wydajność Y^1/p 0.015 0.012 0.009 0.006 0.003 3 4 5 7 9 0 180 210 240 270 300 Lambda L [nm] Rys. 21. Charakterystyki spektralne fotoprądów dla różnych dodatnich potencjałów bramki V G [V] 0 4 4.5 5 5.5 6 6.5 Energia kwantów hv [ev] Rys. 22. Charakterystyki Y 1/3 = f(hv) wydajności kwantowej w potędze 1/3 w funkcji energii kwantu dla różnych potencjałów bramki V G [V] 0.015 6 4 Liniow y (4) 5.9 5.8 Bariera Ebs Liniowy (Bariera Ebs) Wydajność Y^1/p 0.01 0.005 y = 0.01909x - 0.10362 R 2 = 0.99399 Bariera Ebs [ev] 5.7 5.6 5.5 5.4 5.3 5.2 y = -0.12999x + 5.67873 R 2 = 0.97172 Ebs = 5.679 ev 0 5.6 5.7 5.8 5.9 6 6.1 6.2 Energia kw antów hv [ev] Rys. 23. Wybrany zakres jednej spośród charakterystyk przedstawionych na rys. 22 dla V G = 4 V i jej aproksymacja linią prostą 5.1 5 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 sqrt (Ug) [V^1/2] Rys. 24. Zależność ( E = BS f( VG ), wysokości bariery E BS od pierwiastka kwadratowego z potencjału bramki i jej aproksymacja linią prostą.

18 Zakład Badania Struktur MOS 3.5. Inne badania wykonane w 2006 r. 3.5.1. Badania właściwości pułapek na powierzchniach granicznych półprzewodnik-dielektryk w świetle reguły Meyera-Neldela Badania prowadzone nad rozkładami energetycznymi przekrojów czynnych pułapek powierzchniowych pozwoliły na zebranie bogatego materialu pomiarowego. Współpracujący z nami prof. I. Engstrom z Chalmers University, wybitny specjalista od termodynamicznej interpretacji właściwości pułapek, zwrócił naszą uwagę na interesującą możliwość powiązania wyników pomiarów przekrojów czynnych metodą, w której poziom energetyczny mierzonej emisji jest wyznaczany przez poziom Fermiego (w szczególności stosowana w Zakładzie metoda konduktancyjna), z wynikami pomiarów emisji w funkcji temperatury. Interpretacja ta opiera się na regule Meyera-Neldela. Jeżeli jest ona prawdziwa dla pułapkowania nośników przez defekty na powierzchni granicznej SiO 2 :Si oraz SiO 2 :SiC, to dla zbioru stanów i = 1...m powinniśmy otrzymać zbiór zależności szybkości emisji od temperatury wyrażony relacją: (gdzie: e i zależność e n dla i-tego stanu, σ i przekrój czynny i-tego stanu, v th termiczna szybkość elektronu, N C gęstość stanów w paśmie przewodnictwa, ΔG i wartość swobodnej energii Gibbsa związana z przeskokiem elektronu między i-tym stanem pułapki a dnem pasma przewodnictwa) albo po rozpisaniu energii Gibbsa (2) (gdzie ΔS i entropia, ΔH i entalpia związana z przeskokiem elektronu między i-tym stanem pułapki a dnem pasma przewodnictwa) przecinających się dla temperatury charakterystycznej T c. Biorąc pod uwagę fakt, że szybkość emisji e i, będąca miarą kinetyki procesu, jest w temperaturze T c taka sama dla wszystkich procesów, możemy temperaturę T c nazwać temperaturą izokinetyczną, a zbiór przecinających się prostych emisji rodziną charakterystyk emisyjnych. Po przekształceniu wzoru na szybkość emisji e i można zauważyć, że logarytm naturalny przekroju czynnego jest liniową funkcją ΔG i o nachyleniu b, przecinającą oś lnσ w punkcie a. Rzeczywiście, rozkłady energetyczne przekrojów czynnych σ n = f(δg) mają przebieg, w którym od dna pasma przewodnictwa do ok. 12 kt/q w głąb przerwy zabronionej lnσ liniowo rośnie, by następnie ustalić się na pewnym poziomie. Korzystając z tej części zmierzonego rozkładu lnσ n = f(δg) można wyznaczyć a = e c /(v th N C ) oraz b = 1/(kT c ), a więc e c = av th N C oraz T c = 1/(bk). Punkt przecięcia (1)

Zakład Badania Struktur MOS 19 charakterystyk e = f(t 1 ), tzn. (T c 1, e c ) powinien być specyficzny dla określonej rodziny charakterystyk różniących się wartościami poziomu energetycznego stanów, ale mających wspólne źródło w postaci określonego defektu. W opisanych badaniach szukano potwierdzenia tej hipotezy w wynikach literaturowych i we własnych pomiarach dla układu SiO 2 :Si oraz SiO 2 :SiC. W celu sprawdzenia możliwości wyznaczenia temperatury izokinetycznej i emisji izokinetycznej z wyników pomiarów opartych na próbkowaniu poziomem Fermiego zastosowano to podejście w pierwszej kolejności do wyników literaturowych, a następnie do własnych wyników pomiarów (rys. 25). Rys. 25. Przykłady grupowania punktów izokinetycznych w dynastie: a) dane literaturowe, b) pomiary własne W obu przypadkach stwierdzono, że punkty izokinetyczne (e c, T c ) wyznaczone dla różnych próbek, ale również wyznaczone w różnych punktach tej samej krzywej (tej samej próbki) σ = f(δg) układają się na wykresie Arrheniusa wzdłuż linii prostych, co sugeruje wspólną energię aktywacji E 0 dla badanych mechanizmów pułapkowych. 3.5.2. Postęp w opracowaniu metody badania rozkładu napięć wyprostowanych pasm VFB w płaszczyźnie powierzchni bramki W 2006 r. podjęto prace mające na celu opracowanie fotoelektrycznej metody pomiaru napięcia wyprostowanych pasm V FB w strukturze MOS, co powinno

20 Zakład Badania Struktur MOS w przyszłości umożliwić określenie rozkładu V FB (x,y) w płaszczyźnie powierzchni bramki metodą SLPT (Scanned Light Pulse Technique). Fotoelektryczna metoda pomiaru V FB (dla całej struktury MOS), w odróżnieniu od powszechnie stosowanej metody określania V FB z charakterystyk pojemnościowo-napięciowych C(V), nie wymaga znajomości parametrów konstrukcyjnych i materiałowych badanej struktury i powinna umożliwić osiągnięcie dużej dokładności pomiaru. Natomiast określenie metodą SLPT rozkładu V FB (x,y) w płaszczyźnie powierzchni bramki w połączeniu z opracowaną przez nas wcześniej metodą określania rozkładów efektywnej kontaktowej różnicy potencjałów φ MS (x,y) pozwoli ocenić rozkład ładunku efektywnego Q eff (x,y) w płaszczyźnie powierzchni bramki. Opracowano nowe teoretyczne podejście do fotoelektrycznej metody pomiaru V FB, które umożliwi obliczenie całej charakterystyki sygnału pomiarowego u w funkcji polaryzacji bramki V G, efektywnego poziomu generacji świetlnej x i parametrów konstrukcyjno-materiałowych badanej struktury MOS. Uzyskane zależności dają możliwość uproszczenia procedur pomiarowych, pozwalając jednocześnie na ich optymalizację ze względu na dokładność pomiaru. Można stwierdzić, że obliczone w nowy sposób charakterystyki są zgodne z charakterystykami eksperymentalnymi (rys. 26). Rys. 26. Porównanie zmierzonych i obliczonych (dla V FB = 0) charakterystyk sygnału pomiarowego u w funkcji potencjału bramki V G dla trzech różnych mocy strumienia światła, odpowiadających efektywnym poziomom generacji świetlnej x = 6300, 12000 i 23500. Przesunięcie charakterystyk zmierzonych względem charakterystyk obliczonych jest miarą napięcia wyprostowanych pasm V FB. W zakresie optymalizacji układu pomiarowego i procedur pomiarowych w 2006 r. wykonano badania wielu czynników o istotnym znaczeniu dla dokładności pomiaru. Zbadano wpływ na wyniki pomiarów następujących czynników: moc strumienia światła określająca efektywny poziom generacji świetlnej x; częstotliwość impulsów światła f; wartość oporu, na którym odkłada się sygnał pomiarowy R;

Zakład Badania Struktur MOS 21 parametry nastawne wzmacniacza lock in (czułość, stała czasu, wzmocnienie, offset, expand itp.); parametry konstrukcyjno-materiałowe badanej struktury MOS (grubość dielektryka t ox, poziom domieszkowania podłoża N i inne). Na rys. 26 pokazano porównanie zmierzonych charakterystyk u = f(v G ) z charakterystykami obliczonymi dla V FB = 0 metodą opracowaną w Zakładzie. Przesunięcie między charakterystykami zmierzonymi a charakterystykami obliczonymi dla u = 0 jest równe napięciu wyprostowanych pasm V FB. Publikacje 2006 [P1] BOROWICZ L., BOROWICZ P.: The Objective for Off-Axis Micro-Raman Scattering Study of Stress in MOS Structures. Opto-Electron. Rev. (zgł. do druku). [P2] ENGSTROM O., GUTT T., PRZEWŁOCKI H. M.: Energy Concepts Involved in MOS Characterization. J. of Telecommun. a. Inform. Technol. (zgł. do druku). [P3] GUTT T.: Comparison of Dynamic Properties of Interface Traps in Silicon and Silicon Carbide. 29th Int. Convention MIPRO 2006 Conf. on Microelectronics, Electronics and Electronic Technologies (MEET). Opatija, Chorwacja, 22 26.05.2006, s. 39 41. [P4] GUTT T., ENGSTROM O., PRZEWŁOCKI H. M.: Właściwości rozkładu energetycznego przekrojów czynnych na powierzchniach granicznych SiO 2 :Si oraz SiO 2 :SiC w świetle reguły Meyera-Neldela. Mat. V Kraj. Konf. Elektroniki KKE 06. Darłówko, 12 14.06.2006, s. 313 318. [P5] PAPIS-POLAKOWSKA E., PIOTROWSKA A., KAMIŃSKA E., GOŁASZEWSKA-MALEC K., KRUSZKA R., PIOTROWSKI T. T., RZODKIEWICZ W., SZADE J., WINIARSKI A., WAWRO A.: Sulphur Passivation of GaSb, InGaAsSb and AlGaAsSb Surfaces. phys. stat. sol. (c) (przyjęte do druku). [P6] PISKORSKI K., PRZEWŁOCKI H. M.: Opracowanie fotoelektrycznej metody badania rozkładu napięcia wyprostowanych pasm w płaszczyźnie powierzchni bramki struktur MOS. Elektronika 2006 nr 11 s. 9 11, 41. [P7] PISKORSKI K., PRZEWŁOCKI H. M.: Investigation of Barrier Height Distributions over the Gate Area of Al-SiO 2 -Si Structures. J. of Telecommun. a. Inform. Technol. (zgł. do druku). [P8] PISKORSKI K., PRZEWŁOCKI H. M.: Distribution of Potential Barrier Height Local Values at Al- SiO 2 and Si-SiO 2 Interfaces of the Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) Structures. Bull. of Polish Acad. Sci. 2006 vol. 54 s. 461 468. [P9] PISKORSKI K., PRZEWŁOCKI H. M.: Opracowanie fotoelektrycznej metody badania rozkładu napięcia wyprostowanych pasm w płaszczyźnie powierzchni bramki struktur MOS. Mat. V Kraj. Konf. Elektroniki KKE 06. Darłówko, 12 14.06.2006, s. 325 330. [P10] PISKORSKI K., PRZEWŁOCKI H. M.: A Photoelectric Method to Determine Distributions of Flatband Voltage Local Values over the Gate Area of MOS Structures. 29th Int. Convention MIPRO 2006 Conf. on Microelectronics, Electronics and Electronic Technologies (MEET). Opatija, Chorwacja, 22 26.05.2006, s. 42 45. [P11] PRZEWŁOCKI H. M.: New Applications of Internal Photoemission to Determine Basic MOS System Parameters. Int. Workshop on NanoCMOS. Tokio, Mishima, Japonia, 25.01 3.02.2006. IEEE Electron Dev. Soc. 2006, s. 44 45.

22 Zakład Badania Struktur MOS [P12] PRZEWŁOCKI H. M.: The New Generation of the Photoelectric Measurement Methods of MOS Structure Parameters. Proc. of the 13th Int. Conf. Mixed Design of Integrated Circuits and Systems MIXDES 2006, Gdynia, 22 24.06.2006, s. 43 47. [P13] PRZEWŁOCKI H. M., KUDŁA A., BOROWICZ L., GUTT T., LIS D., RZODKIEWICZ W., PISKORSKI K., LEŚKO M., BRZEZIŃSKA D., SAWICKI Z.: Zakład Badania Struktur MOS. [W] Sprawozdanie z działalności Instytutu Technologii Elektronowej w 2005 r. Warszawa, marzec 2006, s. 167 185. [P14] PRZEWŁOCKI H. M., KUDŁA A., BOROWICZ L., GUTT T., RZODKIEWICZ W., PISKORSKI K., LEŚKO M., BRZEZIŃSKA D., SAWICKI Z.: Department of the MOS System Studies. [W] Institute of Electron Technology. Scientific Activity 2005. Prace ITE 2006 z. 2 s. 185 202. [P15] RZODKIEWICZ W., BOROWICZ L.: Ellipsometric Investigation of the SiO2 Refractive Index and Thickness in the Neighborhood of Gate in MOS Structures. J. Optics A (zgł. do druku). [P16] RZODKIEWICZ W., BOROWICZ P., BOROWICZ L., KUDŁA A.: Investigations of the Local Values of SiO 2 Thickness and Refractive Index in the Vicinity of Gate in MOS Structures. Application Oriented Woollam Ellipsometry Sem. Darmstadt, Niemcy, 24 25.10.2006. Mat. konf. ftp://web240f2:useful 107@www.lot-europe.com. [P17] RZODKIEWICZ W., BOROWICZ L., PISKORSKI K.: Application of Ellipsometric and Interference Methods in MOS Structures Investigations. Int. Conf. on Nanoscience and Technology. Bazylea, Szwajcaria, 30.07 4.08.2006, J. Phys. Conf. Ser. (JPCS), s. 375. [P18] RZODKIEWICZ W., KUDŁA A., BOROWICZ L.: Ellipsometric Investigations of the Local Values of SiO 2 Refractive Index in the Neighborhood of Aluminum Gate. 4th Workshop Ellipsometry. Berlin, Niemcy, 20 22.02.2006 (CD ROM). [P19] RZODKIEWICZ W., PANAS A.: Ellipsometric and Raman Spectroscopy Studies of Compaction and Decompaction of Si-SiO 2 Systems. J. of Telecommun. a. Inform. Technol. (zgł. do druku). [P20] WIĘCŁAW-SOLNY L., KUDŁA A., MROWIEC-BIAŁOŃ J., JARZĘBSKI A. B.: Ellipsometric Study of Porosity Distribution in Hybrid Silica-Based Sol-Gel Films. Studies in Surface Science and Catalysis 160. Elsevier 2007, s. 463 469. Konferencje, seminaria 2006 [K1] ENGSTROM O., GUTT T., PRZEWŁOCKI H. M.: Energy Concepts Involved in MOS Characterization. 7th Symp. Diagnostics & Yield, Advanced Silicon Devices and Technologies for ULSI Era. Warszawa, 25 28.06.2006 (ref. zapr.). [K2] GUTT T.: Comparison of Dynamic Properties of Interface Traps in Silicon and Silicon Carbide. 29th Int. Convention MIPRO 2006 Conf. on Microelectronics, Electronics and Electronic Technologies (MEET). Opatija, Chorwacja, 22 26.05.2006 (ref.). [K3] GUTT T., ENGSTROM O., PRZEWŁOCKI H. M.: Właściwości rozkładu energetycznego przekrojów czynnych na powierzchniach granicznych SiO 2 :Si oraz SiO 2 :SiC w świetle reguły Meyera- Neldela. V Kraj. Konf. Elektroniki KKE 06. Darłówko, 12 14.06.2006 (ref.). [K4] GUTT T., ENGSTROM O., PRZEWŁOCKI H. M.: Energy Distributions of Trap Capture Cross Sections in SiO 2 :Si and SiO 2 :SiC Interfaces with Regard to the Meyer-Neldel Rule. 7th Symp. Diagnostics & Yield, Advanced Silicon Devices and Technologies for ULSI Era. Warszawa, 25 28.06.2006 (plakat). [K5] KWIETNIEWSKI N., FIREK P., WERBOWY A., RZODKIEWICZ W., OLSZYNA A., SZMIDT J.: Investigation of Electrophysical Properties of Plasma Produced Thin BaTiO 3 Films. Vacuum and Plasma Surface Engineering. Liberec-Hejnice, Czech Republic, 26 27.10.2006 (plakat). [K6] KWIETNIEWSKI N., RZODKIEWICZ W., FIREK P., WERBOWY A., OLSZYNA A.: Investigation of the Optical Properties BaTiO 3 Ferroelectrics Thin Films by Spectroscopic Ellipsometry. 7th Symp.

Zakład Badania Struktur MOS 23 Diagnostics & Yield, Advanced Silicon Devices and Technologies for ULSI Era. Warszawa, 25 28.06.2006 (plakat). [K7] PAPIS-POLAKOWSKA E., PIOTROWSKA A., KAMIŃSKA E., GOŁASZEWSKA K., KRUSZKA R., PIOTROWSKI T. T., RZODKIEWICZ W., SZADE J., WINIARSKI A., WAWRO A.: Sulphur Passivation of GaSb, InGaAsSb and AlGaAsSb Surfaces. 8th Int. Workshop on Expert Evaluation & Control of Compound Semiconductor Materials & Technologies, Exmatec 06. Kadyks, Hiszpania, 14 17.05.2006 (kom.). [K8] PISKORSKI K., PRZEWŁOCKI H. M.: A Photoelectric Method to Determine Distributions of Flatband Voltage Local Values over the Gate Area of MOS Structures. 29th Int. Convention MIPRO 2006 Conf. on Microelectronics, Electronics and Electronic Technologies (MEET). Opatija, Chorwacja, 22 26.05.2006 (ref.). [K9] PISKORSKI K., PRZEWŁOCKI H. M.: Opracowanie fotoelektrycznej metody badania rozkładu napięcia wyprostowanych pasm w płaszczyźnie powierzchni bramki struktur MOS. V Kraj. Konf. Elektroniki KKE 06. Darłówko, 12 14.06.2006 (ref.). [K10] PISKORSKI K., PRZEWŁOCKI H. M.: Distribution of Potential Barrier Height Local Values at Al-SiO 2 and Si-SiO 2 Interfaces of the Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) Structures. 7th Symp. Diagnostics & Yield, Advanced Silicon Devices and Technologies for ULSI Era. Warszawa, 25 28.06.2006 (plakat). [K11] PRZEWŁOCKI H. M.: New Applications of Internal Photoemission to Determine Basic MOS System Parameters. Int. Workshop on NanoCMOS. Tokio, Mishima, Japonia, 25.01 13.02.2006 (ref. zapr.). [K12] PRZEWŁOCKI H. M.: Problems in C(V) and G(V) Characterization of MOS Structures. SOITEC Sem. Grenoble, Francja, 4 5.05.2006 (ref. zapr.). [K13] PRZEWŁOCKI H. M.: The New Generation of the Photoelectric Measurement Methods of MOS Structure Parameters. 13th Int. Conf. Mixed Design of Integrated Circuits and Systems MIXDES 2006, Gdynia, 22 24.06.2006 (ref. zapr.). [K14] RZODKIEWICZ W., BOROWICZ L., PISKORSKI K.:Application of Ellipsometric and Interference Methods in MOS Structures Investigations. Int. Conf. on Nanoscience and Technology. Bazylea, Szwajcaria, 30.07 4.08.2006 (plakat). [K15] RZODKIEWICZ W., BOROWICZ L.: Ellipsometric Investigation of the SiO 2 Refractive Index and Thickness in the Neighborhood of Gate in MOS Structures. 4th Int. Conf. on Optics and Photonics 2006 - Photon 06. Manchester, Wielka Brytania, 4 7.09.2006 (plakat). [K16] RZODKIEWICZ W., BOROWICZ P., BOROWICZ L., KUDŁA A.: Investigations of the Local Values of SiO 2 Thickness and Refractive Index in the Vicinity of Gate in MOS Structures. Application Oriented Woollam Ellipsometry Sem. Darmstadt, Niemcy, 24 25.10.2006. ftp://web240f2:useful 107@www.lot-europe.com. [K17] RZODKIEWICZ W., KUDŁA A., BOROWICZ L.: Ellipsometric Investigations of the Local Values of SiO 2 Refractive Index in the Neighborhood of Aluminum Gate. 4th Workshop Ellipsometry. Berlin, Niemcy, 20 22.02.2006 (plakat). [K18] RZODKIEWICZ W., PANAS A.: Ellipsometric and Raman Spectroscopy Studies of Compaction and Decompaction of Si-SiO 2 Systems. 7th Symp. Diagnostics & Yield, Advanced Silicon Devices and Technologies for ULSI Era. Warszawa, 25 28.06.2006 (plakat).