Вплив методів отримання тонких плівок оксиду церію на вольт-фарадні характеристики МДН-структур
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Тонкі плівки оксиду церію все частіше використовуються в електроніці. Цей інтерес зумовлений, насамперед, унікальними властивостями оксиду церію: високою діелектричною проникністю; високою діелектричною міцністю; високим показником заломлення; подібністю в параметрі кристалічної решітки до кремнію; сумісністю методів отримання тонких плівок з класичною кремнієвою МДН технологією. Метою даної роботи є встановлення взаємозв'язку між електрофізичними параметрами МДН структур та технологічним методом отримання тонких діелектричних плівок. Для досягнення поставленої мети проведено аналіз системи електричних зарядів у діелектрику та на межі розділу діелектрик-напівпровідник. Залежність електрофізичних параметрів МДН структури від способу отримання тонких діелектричних плівок найбільш яскраво проявляється на вольт-фарадних характеристиках цих структур. Ця залежність безпосередньо пов'язана зі зміною системою електричних зарядів в діелектрику та на межі розділу діелектрик-напівпровідника, при зміні технологічного процесу створення тонких діелектричних плівок на напівпровідниковій підкладці. У статті розглядаються способи отримання тонких плівок оксиду церію, сумісні з класичною кремнієвою технологія: метод спалаху та метод окиснення металевого дзеркала. Розглянуто систему зарядів на межі розділу діелектрик-напівпровідника та біля неї. Встановлено, що лише заряд, фіксований у діелектрику, впливає на вольт-фарадні характеристики МДН-структур, оскільки інші типи заряду відсутні та/або їх кількість є нехтовно малою. Показано, що вольт-фарадні характеристики структур алюміній-діоксид церію-кремній залежать від способу отримання діелектричної плівки. Для виявлення наявності заряду, зафіксованого в діелектрику, було використано апроксимацію вольт-фарадних характеристики в діапазоні напруги, що відповідає режиму збіднення поверхневого шару напівпровідника. Оскільки всі експериментальні характеристики в режимі збіднення поверхневого шару напівпровідника збігаються з лінійним наближенням, слід вважати, що заряд, фіксований у діелектрику, відсутній у досліджуваних структурах, або нехтовно малий.
Встановлено, що МДН структури, в яких тонкі плівки діоксиду церію отримані методом спалаху, характеризуються оборотними змінами їх напруги пласких зон. Це пояснюється зміною значення заряду, фіксованого в діелектрику, під впливом зовнішніх факторів. Метод окислення металевого дзеркала дозволяє отримати плівки діоксиду церію на напівпровідниковій підкладці із зарядом, фіксованим у діелектрику, незалежним від зовнішніх факторів.
Бібл. 9, рис. 13.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Посилання
D. Park, M. Kim, K. Beom, S.-Y. Cho, C. J. Kang, and T.-S. Yoon, “Reversible capacitance changes in the MOS capacitor with an ITO/CeO2/p-Si structure,” J. Alloys Compd., vol. 786, pp. 655–661, 2019, DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.01.343.
S. Vangelista et al., “Structural, chemical and optical properties of cerium dioxide film prepared by atomic layer deposition on TiN and Si substrates,” Thin Solid Films, vol. 636, pp. 78–84, 2017, DOI: 10.1016/j.tsf.2017.05.034.
N. V. Maksymchuk, “Plivky oksydu tseriiu dlia biosensoriv toksychnykh rechovyn: avtoreferat dysertacii [Cerium Oxide Films For Toxic Substances Biosensors: abstract of dissertation],” NTUU “KPI,” 2012, URL: http://ela.kpi.ua/handle/123456789/1704.
G. Y. Krasnikov and N. A. Zaitsev, Sistema kremniy-dioksid kremniya submikronnyih SBIS [Silicon-Silicon Dioxide System of Submicron VLSI]. Moscow: Техносфера, 2003, ISBN: 9785948360089.
N. Zaitsev, G. Krasnikov, and O. Ogurtsov, “Zaryadovyie sostoyaniya MOP-struktur. Standartizirovannaya terminologiya [Charge states of MOS structures. Standardized terminology],” Electron. Sci. Technol. Bus., no. 1, pp. 64–65, 2002, URL: http://www.electronics.ru/journal/article/1293.
B. E. Deal, “Standardized Terminology for Oxide Charges Associated with Thermally Oxidized Silicon,” IEEE Trans. Electron Devices, vol. 27, no. 3, pp. 606–608, 1980, DOI: 10.1109/T-ED.1980.19908.
B. E. Deal, “Standardized Terminology for Oxide Charges Associated with Thermally Oxidized Silicon,” J. Electrochem. Soc., vol. 127, no. 4, pp. 979–981, 1980, DOI: 10.1149/1.2129800.
D. K. Schroder, Semiconductor material and device characterization, Third. Hoboken: John Wiley & Sons, Ltd, 2006, ISBN: 978-0-471-73906-7.
K. Piskorski and H. Przewlocki, “The methods to determine flat-band voltage VFB in semiconductor of a MOS structure,” in MIPRO 2010 : 33rd International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics, 2010, pp. 37–42, URL: https://www.researchgate.net/publication/251939902_The_methods_to_determine_flat-band_voltage_VFB_in_semiconductor_of_a_MOS_structure.
