Spectroscopie van gaptoestanden in oxide isolatoren

Defecten met energieniveaus in de bandkloof van high-k diëlektrica hebben een kritisch effect op de prestaties en betrouwbaarheid van elektronische apparaten op verschillende manieren, variërend van de lekstroom tot de trapping-geïnduceerde instabiliteiten van de lading. De scope van het onderzoeksontwikkelingsprogramma is het toepassen van de unieke exhaustive photodepopulation spectroscopy (EPDS) techniek om de dichtheid en energieverdeling van diepe ladingstraps in diëlektrica te kwantificeren en deze te correleren met elektrische eigenschappen van MOS-apparaten. In combinatie met ondiepe trapanalyse met behulp van thermisch geïnduceerde ladingsdetrapping, maakt deze benadering het mogelijk om de gaptoestanden in het energiebereik te kwantificeren die de gehele breedte van de isolatorbandkloof beslaan. Het onderzoek zal zich richten op bepaalde diëlektrica met geschaalde dikte (waarvoor de minimale waarde experimenteel moet worden bepaald) op Si, SiGe en Ge halfgeleiderkanalen. Om een alomvattend inzicht te bevorderen, zal EPDS worden aangevuld met elektrische karakterisering die gericht is op het identificeren van specifieke defectbijdragen aan het algehele laadgedrag van de beschouwde isolerende stapel, bijvoorbeeld door grensvlak, nabije grensvlak en bulkoxidetraps te scheiden. Verder hangt de invloed van een gegeven trapverdeling op het elektrische gedrag van het apparaat sterk af van de energiepositie van bepaalde traps ten opzichte van de elektronenbanden in het MOS-apparaatkanaal en de elektroden. Deze factor is van cruciaal belang in diëlektrische stapels die worden gebruikt in apparaten voor geheugentoepassingen waarbij de bandoffsets een kritieke impact hebben bij het bepalen van het geheugenvenster en de retentie. Ook bepaalt in logische apparaten de energie-offset tussen de randen van de bandgap in het halfgeleidende kanaal en de isolerende stapel het trapgedrag voor een gegeven bereik van de werkingsomstandigheden van het toestel. Om op een betrouwbare manier de energiepositie van de verdeling van de trapping sites ten opzichte van de MOS-elektrodebandranden te bepalen, wordt een volledige studie van de energiedistributie van de bandtoestanden en van het trapgedrag van een isolerende stapel aangevuld met Internal PhotoEmission (IPE) -experimenten die de directe bepaling mogelijk maken van interfacebarrières en band offsets op de grensvlakken van halfgeleiders en metalen met diëlektrische materialen.