WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Как видно на рис. 4, наилучшее соответствие модельРис. 2. Экспериментальные зависимости токов в транзистоных результатов с данными измерений достигается при ре с туннельным МОП эмиттером от базового напряжения подстановке mh =(0.32-0.33)m0 в формулы(1)-(3) для при постоянном (невысоком) коллекторном напряжении; на вероятности туннельного прохождения. Можно конставставке — измеренные выходные характеристики. Здесь и тировать также, что с повышением напряжения UBE на других рисунках пунктирные линии просто соединяют определяемая величина mh несколько растет. Аналогичэкспериментальные точки. UBE — напряжение база–эмиттер, UCE — коллектор–эмиттер. ная особенность отмечалась ранее в работе [12].

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 502 М.И. Векслер, С.Э. Тягинов, А.Ф. Шулекин разделению носителей в полевом транзисторе [10,21], который в идейном отношении близок к нашей методике. В этом эксперименте сток, исток и подложка соединяются вместе,2 а измеряются токи стока/истока и подложки. Такие эксперименты проводились, однако, без связи с задачей нахождения эффективной массы.

Например, в работе [21] целью было исследование оже-ионизации (P - jB/ jC при высоких значениях UBE = UCE). К сожалению, данные [21] неприменимы для нашего метода определения mh, так как измерены для слишком толстых МОП структур. Данные [10] по разделению носителей также не могут быть обработаны, поскольку там использовались электроды p+-polySi, а в этом случае для туннелирования из валентной зоны polySi в зону проводимости Si допущение о влиянии Рис. 5. Эксперментальная зависимость малосигнального ко- только верхнего барьера не проходит.

эффициента усиления транзистора d = djC/djB от базового напряжения UBE и ее модельная аппроксимация (кривые 1, 2) 8. Заключение с использованием найденных значений эффективной массы дырки mh.

В работе экспериментально определено значение эффективной массы дырки в тонкой (2–3нм) пленке диоксида кремния: mh =(0.32-0.33)m0. Это значение, На рис. 5 приведены зависимости малосигнального коотвечающее за вероятность переноса носителей через эффициента усиления d = djC/djB от напряжения UBE „нижний“ туннельный барьер, намного меньше, чем для двух значений mh (0.32m0 и 0.33m0). Видно, что масса дырки в валентной зоне SiO2, что находится в теоретическая зависимость, полученная при меньшей согласии с недавними результатами других авторов.

массе, лучше воспроизводит экспериментальные данные Данный результат пополняет информацию о свойствах при низких UBE, а кривая с mh = 0.33m0, наоборот, при одного из важнейших объектов исследования микроэлекболее высоких значениях, так же, как это было для jB троники — туннельной МОП структуры. Существенным (рис. 4). Отклонения в области UBE > 2.2В связаны с новым моментом является привлечение транзистора с игнорированием вклада от оже-ионизации при расчете туннельным МОП эмиттером как инструмента исследокривых, приведенных на этом рисунке.

вания; данная методика определения mh может быть впоследствии применена и для структур с диэлектриками, отличными от SiO2 (например, „high-K“).

7. Сравнение с другими данными.

В рамках принятой модели прозрачность барьера Обсуждение рассматривалась как совокупность вероятностей прохождения через верхний и нижний барьер SiO2. При этом Найденное значение mh, так же, как и величины mh, она считалась зависящей только от компоненты энергии представленные в работах [10–13], существенно меньше, частиц Ez, связанной с движением в направлении туннечем mh,bulk. Ближе всего наш результат к данным [12].

лирования.

Различия между mh, если они невелики, могут быть вызваны особенностями моделей структуры в целом, как Авторы благодарны Программе поддержки научных это уже отмечалось применительно к me.

школ, Российскому фонду фундаментальных исследоваВажным преимуществом, связанным с использованиний (грант № 05-02-17827), Фонду содействия отечеем транзистора с туннельным МОП эмиттером как ственной науке и КЦФЕ (Санкт-Петербург) за участие инструмента исследования, является надежное опредев финансировании данной работы.

ление толщины SiO2 в том же приборе, на котором измеряется mh, и теми же методами (вольт-амперные Список литературы характеристики). Авторы, привлекавшие для измерений mh МОП структуры на n-Si (p-MOSFET) с электродом [1] А.П. Барабан, В.В. Булавинов, П.П. Коноров. Электронииз p+-polySi (полукристаллический Si), были вынука слоев SiO2 на кремнии (Л., изд-во ЛГУ, 1988).

ждены либо пользоваться C-V -данными для толщины, [2] International Technology Roadmap for Semiconductors, либо определять толщину из вольт-амперных кривых http:/public.itrs.net (2004).

для аналогичных n-MOSFET, изготовленных в том же Заметим, что кривые на рис. 3, 4 практически неотличимы от крицикле [10], а это снижает достоверность полученных вых jB (UBE), jC (UBE), отвечающих условию UBC = 0. При невысоком результатов.

значении концентрации Nd изменение UBC от 0 до нескольких вольт Говоря о новизне предложенного в работе метода не влияет на напряжение на окисле U (которое создается зарядом определения mh, уместно упомянуть об эксперименте по инверсного слоя), а ударная ионизация несущественна.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Транзистор с туннельным МОП эмиттером как инструмент для определения эффективной массы... [3] С. Зи. Физика полупроводниковых приборов (М., Мир, 1984).

[4] R.B. Laughlin. Phys. Rev. B, 22 (6), 3021 (1980).

[5] I.V. Grekhov, A.F. Shulekin, M.I. Vexler. Sol. St. Electron., 38 (8) 1533 (1995).

[6] Е.В. Остроумова, А.А. Рогачев. ФТП, 33 (9), 1126 (1999).

[7] K.M. Chu, D.L. Pulfrey. IEEE Trans. Electron Dev., ED-35 (2), 188 (1988).

[8] M. Depas, B. Vermiere, P.W. Mertens, R.L. van Meirhaeghe, M.M. Heyns. Sol. St. Electron., 38 (8), 1465 (1995).

[9] B. Brar, G.D. Wilk, A.C. Seabaugh. Appl. Phys. Lett., 69 (18), 2728 (1996).

[10] Y.T. Hou, M.F. Li, Y. Jin, W.H. Lai. J. Appl. Phys., 91 (1), (2002).

[11] M.G. Ancona, Z. Yu, R.W. Dutton. P.J. Vande, M. Cao, D. Vook. IEEE Trans. Electron Dev., ED-47 (12), (2000).

[12] A. Haque, K. Alam. Appl. Phys. Lett., 81 (4), 667 (2002).

[13] K.-N. Yang, H.-T. Huang, M.-C. Chang, C.-M. Chu, Y.-S. Chen, M.-J. Chen, Y.-M. Lin, M.-C. Yu, S.M. Jang, C.H. Yu, M.S. Liang. IEEE Trans. Electron Dev., ED-47 (11), (2000).

[14] E.M. Vogel, K.Z. Ahmed, B. Hornung, W.K. Henson, P.K. McLarty, G. Lucovsky, J.R. Hauser, J.J. Wortman. IEEE Trans. Electron Dev., ED-45 (6), 1350 (1998).

[15] A. Schenk, G. Heiser. J. Appl. Phys., 81 (12), 7900 (1997).

[16] A. Ohta, M. Yamaoka, S. Miyazaki. Microelectron. Eng., 72 (1–4), 154 (2004).

[17] R. Khlil, A.El Hdiy, A.F. Shulekin, S.E. Tyaginov, M.I. Vexler.

Microelectronics Reliability, 44 (3), 543 (2004).

[18] A.F. Shulekin, M.I. Vexler, H. Zimmermann. Semicond. Sci.

Technol., 14 (5), 470 (1999).

[19] C. Moglestue. J. Appl. Phys., 59 (9), 3175 (1986).

[20] W.E. Drummond, J.L. Moll. J. Appl. Phys., 42 (13), (1971).

[21] C. Chang, C. Hu, R.W. Brodersen. J. Appl. Phys., 57 (2), (1985).

Редактор Т.А. Полянская Application of a MOS tunnel emitter transistor for finding the hole effective mass in thin silicon dioxide films M.I. Vexler, S.E. Tyaginov, A.F. Shulekin Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petersburg, Russia

Abstract

The hole effective mass in a tunnel-thin (2–3nm) SiOlayer is experimentally determined as mh =(0.32-0.33)m0. The adoption of this value warrants the adequate modelling of a directtunnelling hole current in MOS devices. In order to find the abovementioned parameter, the mathematical treatment of charateristics of a MOS tunnel emitter transistor has been for the first time applied, which enables us to obtain the precise estimation of the effective oxide thickness since the electron mass for SiO2 is well known the literature. Within the model, the probability of a transfer through the barrier is assumed to depend only on the component Ez of the particle energy, associated with a certain motion in the tunnelling direction.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.