Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός δομών p-Si / Ta2O5 / Al

Είναι γνωστό ότι η διαρκής σμίκρυνση των διαστάσεων ενός τρανζίστορ MOSFET συνοδεύεται από την παράλληλη διαρκή μείωση των διαστάσεων του SiΟ2 ως διηλεκτρικού πύλης, καθώς για πάχη μικρότερα των 2nm το SiO2 καθίσταται διαπερατό από ηλεκτρικούς φορείς λόγω του φαινομένου σήραγγος. Ως εκ τούτου η σύγχ...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Κόρκος, Σπυρίδων
Άλλοι συγγραφείς: Κροντηράς, Χριστόφορος
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:Greek
Έκδοση: 2018
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/11189
Περιγραφή
Περίληψη:Είναι γνωστό ότι η διαρκής σμίκρυνση των διαστάσεων ενός τρανζίστορ MOSFET συνοδεύεται από την παράλληλη διαρκή μείωση των διαστάσεων του SiΟ2 ως διηλεκτρικού πύλης, καθώς για πάχη μικρότερα των 2nm το SiO2 καθίσταται διαπερατό από ηλεκτρικούς φορείς λόγω του φαινομένου σήραγγος. Ως εκ τούτου η σύγχρονη τάση στην παρασκευή δομών MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) είναι η αντικατάσταση του SiO2 ως διηλεκτρικού στρώματος από άλλα οξείδια, τα οποία έχουν μεγαλύτερη διηλεκτρική σταθερά με σκοπό την ανάπτυξη δομών με μεγαλύτερο φυσικό πάχος του διηλεκτρικού και ταυτόχρονα μικρότερο ισοδύναμο ηλεκτρικό πάχος. διατάξεων αυτών. Ένα από αυτά είναι και το πεντοξείδιο του ταντάλιου (Τa2O5), το οποίο έχει υψηλή διηλεκτρική σταθερά, χημική και θερμική σταθερότητα και εξασφαλίζει μικρά ρεύματα διαρροής. Στο πλαίσιο, της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας, μελετήθηκε η ανάπτυξη και ο χαρακτηρισμός δομών MOS p-Si/Ta2O5/Al. Ειδικότερα, εναποτέθηκαν σε p τύπου υποστρώματα Πυριτίου, λεπτά υμένια Ta2O5 πάχους 7 και 20nm μέσω της τεχνικής Εναπόθεσης Ατομικού Στρώματος (Atomic Layer Deposition-ALD). Η θερμοκρασία εναπόθεσης ήταν 300 ° C. Ακολούθησε ο χημικός, δομικός και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός των δομών αυτών. Η μελέτη της χημικής σύστασης των δομών πραγματοποιήθηκε μέσω της τεχνικής XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy). Από την ανάλυση των φασμάτων XPS επαληθεύτηκε η στοιχειομετρία των λεπτών υμενίων Τa2O5 καθώς και η ανάπτυξη ενός ενδιάμεσου στρώματος υποξειδίων του Πυριτίου. Από τις εικόνες υψηλής ανάλυσης HRΤΕΜ (High Resolution Transmission Electron Microscope) προκύπτει ότι το Τa2O5 αναπτύσσεται ως άμορφο κι επιπλέον επιβεβαιώνεται η ύπαρξη του ενδιάμεσου στρώματος υποξειδίων του Πυριτίου, πάχους 1.0-1.5nm. Ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός των δομών p-Si / 20nm Ta2O5 / Al, πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο διηλεκτρικής φασματοσκοπίας ευρέως φάσματος όπου ελήφθησαν μετρήσεις C-V και C-f με παράμετρο τη θερμοκρασία και τη συχνότητα, καθώς επίσης και με μετρήσεις συνεχούς (Ι-V) με παράμετρο τη θερμοκρασία. Υπολογίσθηκε το ισοδύναμο ηλεκτρικό πάχος (EOT) το οποίο παρουσιάζει αρκετά υψηλή τιμή ως αποτέλεσμα της ύπαρξης του διεπιφανειακού στρώματος υποξειδίων του Πυριτίου. Η μελέτη των μηχανισμών ηλεκτρικής αγωγιμότητας πραγματοποιήθηκε μέσω των μετρήσεων συνεχούς (I-V) τόσο για αρνητικές όσο και για θετικές τάσεις. Από την ανάλυση των χαρακτηριστικών, προκύπτει στην περιοχή των χαμηλών τάσεων ο ίδιος Ωμικός μηχανισμός αγωγιμότητας με ενέργεια ενεργοποίησης 0.67eV. Αντίθετα, στην περιοχή των υψηλών θετικών τάσεων, ο μηχανισμός αγωγιμότητας είναι ο Schottky με ενέργεια ενεργοποίησης 0.61eV, ενώ στην περιοχή υψηλών αρνητικών τάσεων επικρατεί ο ελεγχόμενος από παγίδες μηχανισμός φορτίου χώρου, με ενέργεια αβαθών παγίδων 0.1eV.