Raport z działalności zakładu w 2005

ZAK£AD BADANIA STRUKTUR MOS
Kierownik: doc. dr hab. in¿. Henryk M. PRZEW£OCKI
e-mail: [email protected], tel. (0-prefiks-22) 548 77 50, fax 847 06 31
Zespó³:
dr in¿. Andrzej Kud³a ,
doc. dr in¿. Lech Borowicz, e-mail: [email protected],
dr in¿. Tomasz Gutt, e-mail: [email protected],
mgr in¿. Danuta Lis, e-mail: [email protected],
mgr in¿. Witold Rzodkiewicz, e-mail: [email protected],
mgr in¿. Krzysztof Piskorski, e-mail: [email protected],
in¿. Marek Leœko, e-mail: [email protected],
Osoby wspó³pracuj¹ce:
mgr in¿. Danuta Brzeziñska, Zbigniew Sawicki
1. Realizowane projekty badawcze
W Zak³adzie Badania Struktur MOS w 2005 r. realizowano nastêpuj¹ce tematy:
• „Rozwój teorii zjawisk fotoelektrycznych w strukturach MOS i jej zastosowanie
do opracowania nowych metod pomiaru”. Etap IV (temat statutowy nr 1.11.037),
• „Fotoelektryczne badania podstawowych parametrów fizycznych struktur MOS
z bramkami o niskiej transmisji optycznej” (projekt badawczy nr 4T11B 00725),
• „Badanie przestrzennych rozk³adów naprê¿eñ w strukturach MOS metodami
optycznymi za pomoc¹ interferometrii optycznej i optycznej spektroskopii ramanowskiej” (projekt badawczy nr 3T11B 08728),
• „Badanie rozk³adów przestrzennych lokalnych wartoœci barier potencja³u na powierzchniach granicznych bramka-dielektryk i pó³przewodnik-dielektryk w strukturach MOS” (projekt badawczy nr 3T11B 07229).
2. Wspó³praca badawcza z partnerami
W 2005 r. znacznie rozszerzy³a siê wspó³praca z Instytutem MC2 (Department of
Microtechnology and Nanoscience), Chalmers University of Technology w Göteborgu (Szwecja). Osi¹ tej wspó³pracy jest zainicjowane w 2004 r. wspó³dzia³anie
w dziedzinie doskonalenia technologii i charakteryzacji struktur MOS na pod³o¿ach
z wêglika krzemu (SiC). MC2 jest jednym ze œwiatowych liderów w technologii
struktur MOS na pod³o¿ach SiC, szczególnie w zakresie umiejêtnoœci uzyskiwania
struktur o wysokiej ruchliwoœci noœników w kanale, przy powierzchni granicznej
SiC-SiO2. Zak³ad dysponuje metodami pomiarowymi i aparatur¹, które umo¿liwiaj¹
2
Zak³ad Badania Struktur MOS
znacznie g³êbsze zrozumienie ró¿nych w³aœciwoœci struktur MOS na pod³o¿ach SiC,
a tak¿e badanie wp³ywu technologii wytworzenia na parametry struktur. St¹d
naturalna sk³onnoœæ obu stron do zacieœnienia wspó³pracy. Dotychczas otrzymano
z MC2 trzy partie struktur do badañ. Wyniki tych badañ zosta³y przekazane w postaci
raportów niepublikowanych oraz omówione w trakcie wielogodzinnych dyskusji
z profesorami O. Engströmem, S. Bengtssonem i E. Sveijnbjornssonem. MC2 jest
bardzo zainteresowany nie tylko klasycznymi metodami pomiarowymi stosowanymi
w Zak³adzie, lecz tak¿e wykorzystaniem opracowanych przez nas metod fotoelektrycznych i metod spektroskopii konduktancyjnej. Metody te zosta³y znacznie
rozwiniête w 2005 r. do badania w³aœciwoœci pu³apek na powierzchni granicznej
SiC-SiO2.
Oprócz problematyki struktur na pod³o¿ach SiC z MC2 wi¹¿e nas silnie fakt, ¿e
prof. O. Engström jest koordynatorem proponowanego projektu pt. „Quantum Dot
Double Injection Devices – Q2DID”. Wniosek o finansowanie prac w ramach tego
projektu zosta³ zg³oszony w 2005 r. do Komisji Europejskiej. W jego realizacji maj¹
wzi¹æ udzia³ MC2, ITE i inne europejskie oœrodki badawcze.
W celu dalszego pog³êbienia i rozszerzenia wspó³pracy miêdzy MC2 a ITE doc. H. M.
Przew³ocki zosta³ zaproszony do Chalmers University, gdzie jako IEEE Distinguished Lecturer wyg³osi³ wyk³ad pt. „New Approach to the Internal Photoemission
and New MOS Structure Measurement Methods” oraz wyk³ad wprowadzaj¹cy pt.
“Silicon – Overcoming the Limitations” do obrony pracy doktorskiej Mikaela
Johanssona, przeprowadzi³ publiczn¹ dyskusjê z doktorantem, a tak¿e przedyskutowa³ kierunki dalszej wspó³pracy w dziedzinie struktur na pod³o¿ach SiC.
Du¿e znaczenie dla dalszych prac Zak³adu bêdzie mia³o nawi¹zanie wspó³pracy
z Tokyo Institute of Technology (TIT). Prof. H. Iwai z³o¿y³ wizyty w ITE i okaza³ zainteresowanie opracowanymi fotoelektrycznymi metodami pomiaru. Doc. H. M.
Przew³ocki zosta³ zaproszony do TIT w celu przedstawienia mo¿liwoœci pomiarowych Zak³adu oraz w celu przedyskutowania mo¿liwoœci wspó³pracy TIT-ITE.
W trakcie wizyty w Tokio wyg³osi³ jako IEEE Distinguished Lecturer wyk³ad
zaproszony pt. “New Generation of the Photoelectric Measurement Methods of the
MOS Structure Parameters”, a w Musashi Institute of Technology wyg³osi³ wyk³ad
zaproszony pt. „Measurement Methods Based on the New Approach to the Internal
Photoemission in the MOS System”. W trakcie tej wizyty doc. Przew³ocki przeprowadzi³ równie¿ szereg dyskusji z prof. H. Iwai i jego wspó³pracownikami na
temat mo¿liwoœci wspó³pracy w dziedzinie charakteryzacji struktur MOS z warstwami dielektrycznymi La2O3. Warto zaznaczyæ, ¿e La2O3 jest obecnie uwa¿any za
najbardziej perspektywiczny materia³ dielektryczny tzw. klasy „high-k dielectrics”,
czyli grupy dielektryków, które zast¹pi¹ SiO2 w nowych generacjach uk³adów
scalonych VLSI.
Tokyo Institute of Technology jest jednym ze œwiatowych liderów w dziedzinie
opracowania technologii struktur z warstw¹ La2O3 jako dielektrykiem bramkowym.
Zak³ad Badania Struktur MOS
3
W wyniku dokonanych w Tokio ustaleñ Zak³ad otrzyma³ du¿¹ seriê struktur
próbnych MOS z warstw¹ dielektryczn¹ La2O3, przygotowanych do badañ zgodnie
z naszymi za³o¿eniami. Bardzo obiecuj¹ce wyniki tych badañ s¹ analizowane.
W zwi¹zku z przewidywanym uruchomieniem w Instytucie Technologii Materia³ów Elektronicznych (ITME) produkcji p³ytek pod³o¿owych SiC wykonano badania
elipsometryczne kilku struktur na pod³o¿ach SiC dostarczonych przez dr. Grasza,
który prowadzi w ITME prace przygotowawcze do uruchomienia produkcji i który
przekazane wyniki uzna³ za ciekawe i przydatne w jego pracy.
W 2005 r. kontynuowano rozpoczête wczeœniej badania we wspó³pracy z Instytutem Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej (IMiO PW).
By³y to w wiêkszoœci badania elipsometryczne ró¿nych struktur wytwarzanych
w IMiO PW. Wyniki badañ opisano w pracach [P1–P4], [P35], [P36].
Kontynuowano wspó³pracê z innymi zak³adami ITE (Zak³adem Fizyki i Technologii
Struktur Niskowymiarowych; Technologii Mikrosystemów i Nanostruktur Krzemowych; Technologii Struktur Pó³przewodnikowych dla Fotoniki; Badañ Wysokociœnieniowych Pó³przewodników) przede wszystkim w zakresie badañ elipsometrycznych
struktur wytwarzanych w tych zak³adach. Wyniki badañ przedstawiono w pracach [P9],
[P11], [P13], [P19], [P20], [P32], [K6], [K7], [K11], [K12], [K19], [K20].
3. Uzyskane wyniki
3.1. Rozwój fotoelektrycznych, elektrycznych i optycznych metod badania
klasycznych struktur bramka-SiO2-Si
Fotoelektryczne badania rozk³adów wysokoœci barier potencja³u
W 2004 r. opracowano fotoelektryczne metody pomiaru lokalnych wartoœci barier
potencja³u (EB) na powierzchniach granicznych Al-SiO2 (EBG) i Si-SiO2 (EBS). Za ich
pomoc¹ mo¿na by³o okreœliæ rozk³ady EBG(x,y) i EBS(x,y) w p³aszczyŸnie powierzchni
bramki [P23–P25], a tak¿e stwierdziæ, ¿e rozk³ady te ró¿ni¹ siê miêdzy sob¹ kszta³tem.
Rozk³ad EBG(x,y) ma kszta³t „kopu³kowaty” (najwy¿sze wartoœci EBG w centralnej
czêœci bramki, ni¿sze w pobli¿u jej krawêdzi, najni¿sze w pobli¿u naro¿y bramki
kwadratowej), podczas gdy rozk³ad EBS(x,y) jest równomierny, a wystêpuj¹ce w nim
odstêpstwa od rozk³adu równomiernego s¹ niewielkie i maj¹ charakter przypadkowy.
Rozpiêtoœæ zmian wartoœci bariery EBG dla rozk³adu EBG(x,y) jest kilka razy wiêksza ni¿
odpowiednia rozpiêtoœæ zmian wartoœci bariery EBS dla rozk³adu EBS(x,y). Zgodnie
z przewidywaniami rozk³ad EBG(x,y) ma decyduj¹cy wp³yw i nadaje kopu³kowaty
kszta³t rozk³adowi fMS(x,y), który ju¿ kilka lat temu zosta³ zaobserwowany w badaniach. Rozk³ady EBG(x,y) i EBS(x,y), okreœlone w 2004 r., by³y wyznaczone na podstawie wyników pomiaru lokalnych wartoœci EBG i EBS w dziewiêciu punktach roz³o¿onych równomiernie na powierzchni kwadratowej bramki 1 ´ 1 mm2.
4
Zak³ad Badania Struktur MOS
W 2005 r. analogiczne pomiary wykonano na znacznej liczbie struktur MOS,
okreœlaj¹c lokalne wartoœci EBG i EBS w 16 i 25 punktach równomiernie roz³o¿onych
na powierzchni bramki. Badania te w pe³ni potwierdzi³y „kopu³kowaty” rozk³ad
EBG(x,y) i niemal równomierny rozk³ad EBS(x,y) z niewielkimi odchyleniami od
równomiernoœci, przy czym odchylenia te mia³y charakter przypadkowy.
Korzystaj¹c ze znanych zale¿noœci miêdzy wartoœciami fMS a EBG i EBS porównano
lokalne wartoœci EBG i EBS ze zmierzon¹ w tym samym miejscu wartoœci¹ fMS.
Stwierdzono dobr¹ zgodnoœæ zmierzonej wartoœci fMS (1) z wartoœci¹ fMS (2)
obliczon¹ na podstawie niezale¿nie zmierzonych wartoœci EBG i EBS. Œrednie ró¿nice
R = fMS(1) – fMS(2) wynosz¹ od kilku mV dla pomiarów wykonywanych w centralnych czêœciach bramki do kilkunastu mV dla pomiarów wykonywanych w pobli¿u naro¿y bramki (rys. 1).
Pozycja
1
2
3
4
5
6
7
8
9
R [mV]
Powell-Berglund
Fowler
20
49
1
39
9
45
13
51
–2
44
1
47
15
53
1
51
18
55
Rys. 1. Wyniki pomiarów œredniej ró¿nicy R = fMS(1) – fMS(2) w ró¿nych miejscach na strukturze wykonanych metodami Powella-Berglunda i Fowlera
Na podstawie du¿ej liczby pomiarów wysokoœci barier EBG i EBS wykonanych
zarówno za pomoc¹ zmodyfikowanej metody Powella-Berglunda, jak i zmodyfikowanej metody Fowlera mo¿na stwierdziæ, ¿e metoda Powella-Berglunda jest dok³adniejsza i mniej k³opotliwa w zastosowaniu. Wyniki badañ opisano szczegó³owo
w pracach [P21], [P22], [P24], [P25], [K9], [K13], [K14].
Fotoelektryczne badania struktur z bramk¹ krzemow¹
Jak wiadomo, struktury z bramk¹ krzemow¹ maj¹ gruboœæ bramki rzêdu kilkuset
nm i pomiar tradycyjnymi metodami na normalnym stanowisku jest niemo¿liwy ze
wzglêdu na nisk¹ transmisjê optyczn¹ tych bramek. Aby móc wykonywaæ takie
pomiary, nale¿y u¿yæ œwiat³a o du¿ej mocy. Do tego celu wykorzystano laser
argonowy z podwajaczem czêstotliwoœci, którego moc na wyjœciu siêga 100 mW
(w plamce 15 mW). Tak du¿a moc umo¿liwia na ogó³ wiarygodne pomiary struktur,
co przyczyni³o siê do rozwiniêcia badañ na strukturach MOS z bramk¹ krzemow¹.
Uzyskane wyniki ró¿ni¹ siê od wyników otrzymywanych dla bramek aluminiowych,
a mianowicie nie obserwuje siê charakterystycznego „kopu³kowatego” kszta³tu
Zak³ad Badania Struktur MOS
5
rozk³adu wartoœci fMS(x,y) (rys. 2). Rozk³ad ten dla bramek krzemowych nie jest rozk³adem równomiernym, ale rozpiêtoœæ zmian wartoœci fMS dla ró¿nych pozycji w obrêbie tej samej struktury jest du¿o mniejsza od analogicznej rozpiêtoœci zmian dla
b)
0,25
106 mV
0,20
0,15
0,15
Napiêcie VUG = (fMS + C) [V]
Napiêcie VUG = (fMS + C) [V]
a)
0,10
19 mV
0,00
-0,10
0,10
0,05 Bramka Al
37 Mass5
0,00
0,0 0,2 0,4
skos
pion
0,6 0,8
1,0 1,2 1,4 1,6
Pozycja x [mm]
-0,10
skos
pion
Bramka poliSi
7 TP-09
-0,15
0,0 0,2
0,4
0,6 0,8
1,0 1,2 1,4 1,6
Pozycja x [mm]
Rys. 2. Rozk³ad wartoœci fMS na powierzchni bramki: a) Al, b) poli-Si
bramek Al, a odchylenia od równomiernoœci tego rozk³adu maj¹ charakter przypadkowy. Potwierdzone to zosta³o w badaniach na strukturach z bramk¹ krzemow¹
o typowej gruboœci (ok. 400 nm), wykonanych w ró¿nych wariantach technologicznych i dla ró¿nych warunków pomiaru. Dodatkowym potwierdzeniem tego
faktu jest równie¿ inny charakter zmian napiêcia wyprostowanych pasm VFB (pomiary elektryczne bez u¿ycia jakiegokolwiek promieniowania) w funkcji stosunku R
(obwód/powierzchnia kwadratowej bramki). Badane struktury z bramk¹ krzemow¹
czêsto nie pozwala³y jednak osi¹gn¹æ wystarczaj¹co wysokich fotopr¹dów, co
stwarza podstawy do ewentualnej optymalizacji technologii struktur próbnych do
dalszych badañ. Wyniki prac opisano szczegó³owo w [P9], [K8], [K9].
Badania struktur metod¹ SLPT
W celu umo¿liwienia pomiaru napiêcia wyprostowanych pasm VFB metod¹
fotoelektryczn¹, tzw. metod¹ SLPT (ang. Scanned Light Pulse Technique),
zestawiono nowe stanowisko pomiarowe, w którego sk³ad wchodz¹: lock-in amplifier (umo¿liwiaj¹cy precyzyjne pomiary odpowiedzi elektrycznej uk³adu na impulsy
œwietlne), laser argonowy (du¿y zakres mocy promieniowania UV), oscyloskop
cyfrowy (dok³adne odczyty mierzonych charakterystyk), chopper. Tak skonfigurowana i precyzyjna aparatura umo¿liwia bardzo dok³adne pomiary napiêcia VFB
metod¹ fotoelektryczn¹. Metoda bêdzie alternatyw¹ dla standardowych metod pomiaru tego parametru (np. z charakterystyk C = f(V)).
Istota fotoelektrycznego pomiaru VFB polega na oœwietleniu struktury modulowanym œwiat³em impulsowym (chopper) i pomiarze charakterystyki odpowiedzi
elektrycznej uk³adu u w funkcji napiêcia przy³o¿onego do bramki struktury VG. Z tak
otrzymanej charakterystyki u = f(VG) w punkcie u = 0 lub w punkcie najwiêkszej
6
Zak³ad Badania Struktur MOS
krzywizny charakterystyki (dla u bliskiego 0) odczytuje siê wartoœæ napiêcia VFB.
Przewiduje siê, ¿e metoda oka¿e siê znacznie dok³adniejsza od standardowych metod
elektrycznych, a jej dok³adnoœæ bêdzie rzêdu ±10 mV (dok³adnoœæ odczytu VFB
z charakterystyk C(V) wynosi ok. ±100 mV).
Przy wykorzystaniu lasera argonowego, gdzie (typowo) dysponujemy wi¹zk¹
œwiat³a o œrednicy plamki d = 20 mm, mo¿liwe stan¹ siê pomiary rozk³adu lokalnych
wartoœci napiêcia VFB na powierzchni bramki (przy za³o¿eniu, ¿e bramka bêdzie
mia³a wiêksze rozmiary). Takie pomiary pozwol¹ okreœliæ rozk³ad przestrzenny tego
parametru w p³aszczyŸnie bramki struktury MOS. Jest to kolejny krok w kierunku
kompleksowego zbadania rozk³adów lokalnych wartoœci parametrów elektrycznych
struktur MOS w p³aszczyŸnie powierzchni bramki i okreœlenia ich przyczyn.
Dotychczas zbadano takie rozk³ady dla nastêpuj¹cych parametrów: fMS – efektywna
kontaktowa ró¿nica potencja³ów, VG0 – napiêcie p³askich pasm w dielektryku oraz
EBG – wysokoœæ bariery potencja³u na granicy bramka-dielektryk.
Badania struktur metodami spektroskopii konduktancyjnej
G³ównym celem badañ by³o opracowanie procedury pomiarowej oraz weryfikacja uzyskanych wyników dla pomiarów pu³apek w obszarze granicznym Si-SiO2
metod¹ konduktancyjn¹. Zwrócono zw³aszcza uwagê na prawid³owoœæ okreœlania
zale¿noœci fs(VG), decyduj¹cej o dok³adnoœci powi¹zania zmierzonych parametrów
pu³apek z poziomami energetycznymi.
Wdro¿ono metodê obliczeniow¹ umo¿liwiaj¹c¹ okreœlanie parametrów pu³apek
(gêstoœci Dit, sta³ej czasowej t, odchylenia standardowego ss, rozk³adu potencja³u
powierzchniowego fs) przez dopasowanie teoretycznego spektrum konduktancji
Gp/w–w do zmierzonych charakterystyk. Uwzglêdniono fluktuacje statystyczne
potencja³u powierzchniowego fs, powoduj¹ce rozrzut sta³ych czasowych i „rozmycie” wierzcho³ków zmierzonych charakterystyk Gp/w–w, obserwowane zarówno
w próbkach Si, jak i SiC. W opracowanej metodzie uwzglêdniono mo¿liwoœæ sk³adania teoretycznego spektrogramu konduktancyjnego z dwóch rozk³adów o ró¿nych
parametrach, a tak¿e z rozk³adu pochodz¹cego od pu³apek „wolnych”, znajduj¹cych
siê w izolatorze bramkowym.
W celu zweryfikowania metody wykonano seriê pomiarów spektrogramów konduktancyjnych dla znanych próbek krzemowych i porównano ich wyniki z wynikami publikowanymi w literaturze. Na rys. 3 pokazano rozk³ady najwa¿niejszych
parametrów pu³apek w funkcji odleg³oœci energetycznej od dna pasma przewodnictwa E = Ec – Et. Wyniki badañ omówiono w pracach [P6–P8].
Opracowanie metody ³¹cznego zastosowania elipsometrii i interferometrii do
pomiaru gruboœci warstw metalicznych w strukturach MOS
Badania dotycz¹ sytuacji, gdy górna i dolna powierzchnia uskoku utworzonego
przez bramkê metalow¹, warstwê SiO2 i powierzchniê Si maj¹ ró¿ne w³aœciwoœci
Zak³ad Badania Struktur MOS
7
Rys. 3. Rozk³ady energetyczne parametrów pu³apek w miêdzypowierzchni SiO2-Si: a) gêstoœæ pu³apek Dit,
b) sta³a czasowa pu³apek t, c) przekrój czynny na wychwyt elektronu s
optyczne. Istot¹ prac jest zastosowanie mikrointerferometrii jednoczeœnie z pomiarami elipsometrycznymi. Dziêki takiemu podejœciu zanotowano istotny postêp w pomiarze gruboœci warstwy metalicznej bramki bez koniecznoœci metalizowania powierzchni tworz¹cych uskok. Ustalono równie¿ g³êbokoœæ osiadania bramki w tlenku krzemu.
Bezpoœrednie wyznaczanie wysokoœci uskoku polega na zmierzeniu ugiêcia
pr¹¿ka interferencyjnego i odniesieniu tej wartoœci do odleg³oœci miêdzypr¹¿kowej
przy znanej d³ugoœci fali u¿ytego promieniowania. Zastosowany model pomija
zjawiska interferencji wynikaj¹ce z gruboœci wszystkich warstw w strukturze,
g³ównie jednak nie uwzglêdnia ró¿nicy faz spowodowanej odbiciami na granicach
warstw bior¹cych udzia³ w powstawaniu obrazu interferencyjnego.
Pomiary elipsometryczne i ich interpretacja zgodna z teori¹ Bruggemana nie
przynosz¹ zadowalaj¹cych wyników z powodu np. uzyskiwania niefizycznych wartoœci pustych przestrzeni w warstwie aluminium (ujemne wartoœci voidu). Zastosowanie do analizy przesuniêæ fazowych uzyskiwanych w mikrointerferometrze tej
samej metodyki jak w elipsometrii do wyznaczania wielkoœci Y i D pozwala uzyskaæ
bardziej prawdopodobny wynik wysokoœci wszystkich warstw uskoku.
8
Zak³ad Badania Struktur MOS
Wspomaganie badañ elipsometrycznych badaniami interferencyjnymi w ogólnym
zarysie polega na tym, ¿e z interferogramu uzyskujemy ró¿nicê fazy, w której sk³ad
wchodz¹ zarówno skoki fazy na granicach oœrodków struktury, jak i spowodowane
gruboœciami optycznymi tych oœrodków. Za pomoc¹ pomiarów na elipsometrze
mo¿na ustaliæ geometryczne gruboœci warstwy SiO2 i Al2O3. Nastêpnie trzeba tak
dobraæ gruboœæ warstwy Al, aby by³a osi¹gniêta wyznaczona z interferogramu
wartoœæ ró¿nicy faz spowodowana uskokiem. Istotê tej metody pomiaru opisano
w pracach [P12], [P13], [K5–K7].
Badanie zwi¹zków zachodz¹cych miêdzy gêstoœci¹, naprê¿eniami
i wspó³czynnikiem za³amania warstw SiO2 na pod³o¿ach krzemowych
W 2005 r. kontynuowano badania wspó³zale¿noœci miêdzy gêstoœci¹ r, wspó³czynnikiem za³amania n i naprê¿eniami s wystêpuj¹cymi w warstwach SiO2 na
pod³o¿ach krzemowych. Celem badañ by³o potwierdzenia (lub obalenie) postawionej hipotezy, ¿e obserwowane od kilku lat rozk³ady lokalnych wartoœci parametrów elektrycznych (np. fMS) w p³aszczyŸnie powierzchni bramki s¹ skutkiem
nierównomiernych rozk³adów naprê¿eñ mechanicznych s i/lub odkszta³ceñ niesprê¿ystych (compaction) w warstwie SiO2 struktury MOS spowodowanych przez te
naprê¿enia. Potwierdzenie lub obalenie tej hipotezy wymaga zastosowania wystarczaj¹co dok³adnych metod pomiaru lokalnych wartoœci gêstoœci r warstwy SiO2,
które s¹ miar¹ ewentualnych odkszta³ceñ niesprê¿ystych warstwy i pomiaru lokalnych wartoœci naprê¿eñ s w SiO2.
Najbardziej bezpoœredni¹ i dok³adn¹ metod¹ pomiaru gêstoœci jest metoda
wagowa, polegaj¹ca na okreœleniu masy substancji i podzieleniu jej przez objêtoœæ tej
substancji. Niestety, nie ma mo¿liwoœci zastosowania metody wagowej do zbadania
subtelnych zmian lokalnych wartoœci gêstoœci SiO2 w p³aszczyŸnie powierzchni
bramki. Dlatego poszukujemy takiego parametru SiO2, którego wartoœæ by³aby
jednoznacznie okreœlona przez gêstoœæ SiO2 i którego rozk³ad wartoœci w p³aszczyŸnie bramki mo¿na by dostatecznie dok³adnie zmierzyæ. Takim parametrem jest
prawdopodobnie wspó³czynnik za³amania n, którego lokalne wartoœci mo¿na
dok³adnie okreœliæ metod¹ elipsometryczn¹.
Zwi¹zek miêdzy gêstoœci¹ r a wspó³czynnikiem za³amania n dany jest zale¿noœci¹
Lorentza-Lorenza, ale nasze wczeœniejsze prace wykaza³y, ¿e w praktyce zale¿noœæ
ta nie jest dok³adnie spe³niona. Dlatego postanowiono eksperymentalnie okreœliæ
zale¿noœæ n = f(r) i oceniæ dok³adnoœæ, z jak¹ mo¿na okreœliæ r na podstawie pomiaru
wartoœci n. W tym celu na ró¿nie utlenionych p³ytkach krzemowych (a wiêc p³ytkach
z warstwami SiO2 o ró¿nych gêstoœciach) dokonano pomiarów elipsometrycznych
wspó³czynnika za³amania n oraz okreœlono jej gêstoœæ r metod¹ wagow¹ okreœlaj¹c
masê p³ytki z warstw¹ SiO2 jako m1, a nastêpnie strawiaj¹c warstwê SiO2 i powtórnie
okreœlaj¹c masê p³ytki m2 (bez warstwy SiO2). Ró¿nica mas m1 – m2 stanowi masê
warstwy SiO2 m. Dziel¹c tê masê przez znan¹ objêtoœæ V warstwy SiO2 otrzymuje siê
Zak³ad Badania Struktur MOS
9
wartoœæ jej gêstoœci r. Ka¿da ze zbadanych w ten sposób p³ytek pozwala okreœliæ
jeden punkt w p³aszczyŸnie zale¿noœci n = f(r). Na podstawie wielu takich punktów
jest mo¿liwe okreœlenie eksperymentalnej zale¿noœci n = f(r), jak równie¿ ocena
dok³adnoœci, z jak¹ mo¿na okreœliæ gêstoœæ warstwy SiO2 na podstawie pomiaru jej
wspó³czynnika za³amania.
W 2005 r. wykonano nastêpuj¹ce prace w tej dziedzinie. Badaniu poddane zosta³y
czterocalowe, dwustronnie polerowane p³ytki krzemowe o orientacji <100> i typie
przewodnictwa N (grupa A: p³ytki nr 7–12, grupa B: p³ytki nr 1–6). Pomiary
interferencyjne wykonane przed utlenianiem dla ka¿dej p³ytki pos³u¿y³y do zbadania
kszta³tu powierzchni p³ytek krzemowych. P³ytki utleniono w temperaturze 1000oC
w atmosferze suchego tlenu do gruboœci tlenku ok. 10 nm (p³ytki nr 1, 7); 20 nm
(p³ytki nr 2, 8); 30 nm (p³ytki nr 3, 9); 40 nm (p³ytki nr 4, 10); 50 nm (p³ytki nr 5, 11);
60 nm (p³ytki nr 6, 12). Gruboœæ poszczególnych warstw SiO2 i ich wspó³czynniki
za³amania dla l = 630 nm wyznaczono za pomoc¹ elipsometru spektroskopowego
o zmiennym k¹cie padania VASE (ang. Variable Angle Spectroscopic Ellipsometer)
firmy J. A. Woollam Inc. Co.
Na podstawie uzyskanych wyników wyci¹gniêto nastêpuj¹ce wnioski:
• Zmierzone masy warstw SiO2 i obliczone objêtoœci tych warstw pozwoli³y na
wyznaczenie stopnia densyfikacji warstw tlenku na pod³o¿ach krzemowych. Dla
wszystkich p³ytek z grupy B (nr 1–6) uda³o siê otrzymaæ metod¹ wagow¹ poprawn¹ zale¿noœæ gêstoœci tlenku od jego gruboœci. Jeœli chodzi o p³ytki z grupy A,
to poprawne wartoœci gêstoœci zarówno dla dolnej, jak i górnej warstwy SiO2
uzyskano dla p³ytek kolejno o gruboœci ok. 20 nm (p³ytka nr 8), 30 nm (p³ytki nr 9),
50 nm (p³ytka nr 11).
• Zaobserwowano wyraŸn¹ ró¿nicê miêdzy gêstoœci¹ tlenku wyznaczon¹ metod¹
wagow¹ dla p³ytek o gruboœci tlenku poni¿ej 20 nm (odpowiadaj¹cy im wspó³czynnik za³amania powy¿ej 1,50) a gêstoœci¹ tlenku okreœlon¹ wzorami r(n)
zaczerpniêtymi z literatury.
Informacjê o œrednich naprê¿eniach s wystêpuj¹cych w warstwie SiO2 mo¿na
uzyskaæ okreœlaj¹c promieñ krzywizny R jednostronnie utlenionej p³ytki krzemowej.
Wartoœæ R mo¿na okreœliæ metod¹ interferometryczn¹, a nastêpnie na podstawie tej
wartoœci mo¿na obliczyæ œrednie naprê¿enia w warstwie SiO2 wykorzystuj¹c wzór
Stoneya. W tym przypadku tak¿e mamy do czynienia z metod¹ oceny œredniej
wartoœci parametru s w stosunkowo du¿ych obszarach warstwy SiO2. Metoda ta nie
umo¿liwi badania rozk³adów lokalnych wartoœci s w p³aszczyŸnie powierzchni
bramki. Dlatego podjêto prace nad zastosowaniem spektroskopii Ramana do badania
rozk³adów lokalnych wartoœci naprê¿eñ w warstwie SiO2.
Prowadzone prace stanowi³y pewien komplet badañ niezbêdnych do ustalenia
obecnoœci naprê¿eñ. Równolegle by³y wykonywane prace przygotowawcze do
analizy rozproszonego promieniowania Ramana i przesuniêcia linii ramanowskiej
spowodowanego istnieniem naprê¿eñ w warstwach MOS. Zakres tych prac mieœci³
10
Zak³ad Badania Struktur MOS
siê w ramach projektu badawczego nr 3T11B 08728 pod kierownictwem doc. dr. in¿.
Lecha Borowicza).
Przedmiot prac by³ nastêpuj¹cy:
• sprawdzenie mo¿liwoœci skupiania promieniowania inicjuj¹cego rozproszenie na
ma³ej powierzchni, np. w plamce o œrednicy kilku mikrometrów (w tym celu
skonstruowano specjalny obiektyw zwierciadlany s³u¿¹cy do formowania wi¹zek
laserowych w szerokim zakresie widma od nadfioletu do podczerwieni, przy
œrednicy plamki skupienia nieprzekraczaj¹cej 3 mm);
• umiejêtnoœæ st³umienia linii wzbudzaj¹cej promieniowanie Ramana bez istotnego
obni¿enia natê¿enia promieniowania analizowanego (w tym celu skonstruowano
i wykonano p³ytkê Lummiera-Gehrickego d³ugoœci 100 mm i gruboœci 10 mm,
stanowi¹c¹ spektroskop o wysokiej zdolnoœci rozdzielczej);
• detekcja promieniowania rozproszonego (konieczny bêdzie zakup CCD firmy
Andor, ch³odzonego do –100oC).
Wykonane badania opisano w pracach [P30], [K18], [K20].
3.2. Rozwój metod badania struktur Al-SiO2-SiC
Stan badañ struktur Al-SiO2-SiC
W 2005 r. kontynuowano uzgodniony z Instytutem MC2 program badañ licznych
struktur z nades³anej w 2004 r. partii Olof3, a tak¿e prace nad uruchomieniem
w Zak³adzie nowych metod pomiaru struktur na pod³o¿ach SiC. Wyniki badañ partii
Olof3 przedyskutowano szczegó³owo z przedstawicielami MC2 (prof. O. Engström,
prof. S. Bengtsson, prof. E. Sveijnbjornsson) w trakcie wizyty H. M. Przew³ockiego
w Chalmers University w paŸdzierniku 2005 r. Przedstawiciele MC2 s¹ szczególnie
zainteresowani przeprowadzeniem przez nas nastêpuj¹cych grup badañ:
• badanie wykrytych pików pr¹dowych wystêpuj¹cych na charakterystykach pr¹dowo-napiêciowych I(V) i ich zwi¹zku z rozk³adem energetycznym pu³apek na
powierzchni granicznej SiC-SiO2. Partnerzy szwedzcy maj¹ przedstawiæ swoje
propozycje w tej sprawie i ewentualnie przes³aæ stosown¹ do tego celu partiê
struktur próbnych;
• zastosowanie opracowanych w Zak³adzie metod fotoelektrycznych do pomiaru
efektywnej kontaktowej ró¿nicy potencja³u (EKRP lub MS) i pomiaru wysokoœci
barier potencja³u w ró¿nych strukturach na pod³o¿ach SiC. W 2005 r. wykonano
z powodzeniem prace wstêpne, jednak pe³ne wykorzystanie metod fotoelektrycznych wymaga zmiany Ÿród³a promieniowania UV w systemie pomiarowym.
ród³o takie zosta³o zakupione i bêdzie zainstalowane;
• szczegó³owe zbadanie w³aœciwoœci pu³apek wystêpuj¹cych na powierzchni granicznej SiC-SiO2 i w pobli¿u tej powierzchni metod¹ spektroskopii konduktancyjnej wykorzystywanej intensywnie w Zak³adzie.
Zak³ad Badania Struktur MOS
11
Zagadnienie charakteryzacji struktur na pod³o¿u z wêglika krzemu nabiera
szczególnego znaczenia w zwi¹zku z trwaj¹cym w ITME procesem uruchomienia
krajowej produkcji p³ytek SiC. Bêdzie to wymaga³o wielu prac pomiarowo-charakteryzacyjnych zarówno w odniesieniu do samych p³ytek SiC, jak i do wytwarzanych na ich pod³o¿u struktur. Potencja³ badawczy Zak³adu w tej dziedzinie
przedstawiono w pracach [P26], [K15].
Badania struktur Al-SiO2-SiC metodami spektroskopii konduktancyjnej
Na tym etapie pracy skupiono siê g³ównie na charakteryzacji pu³apek w powierzchni granicznej SiC-SiO2, które s¹ jednym z najwa¿niejszych czynników
degraduj¹cych parametry elektryczne tranzystora MOS wytworzonego na wêgliku
krzemu. Wiele badañ potwierdzi³o, ¿e w SiC gêstoœci pu³apek powierzchniowych s¹
wy¿sze ni¿ w krzemie. W wyniku postêpu w technologii obróbki SiC gêstoœæ pu³apek
Dit uda³o siê obni¿yæ do wartoœci 1011 cm–2 eV–1, czyli znacznie bli¿ej poziomu
osi¹ganego dla krzemu, niemniej jednak nadal interfejs SiC-SiO2 jest znacznie
trudniejszy do kontroli ni¿ analogiczny system na krzemie.
Zastosowano nastêpuj¹ce metody wyznaczania rozk³adów energetycznych parametrów pu³apek:
• metoda hi-lo realizowana na mierniku Keithley PKG82, daj¹ca jedynie rozk³ad
Dit(E);
• metoda konduktancyjna realizowana na mierniku Agilent 4294A, pozwalaj¹ca na
wyznaczenie Dit(E), a tak¿e parametrów dynamicznych pu³apek – sta³ych czasowych
t(E) i przekrojów czynnych s(E).
Pomiary wykonane na mierniku impedancji Agilent 4294A
Pomiary C-V/R-V wykonywano przy czêstoœci sygna³u 1 MHz i amplitudzie 25 mV.
Pomiary C-f/G-f wykonano w temperaturze pokojowej sygna³em o czêstoœci w = 2pf
zmieniaj¹cym siê w zakresie od 1 MHz do 40 Hz, przy napiêciu VG polaryzuj¹cym
bramkê kondensatora od akumulacji do g³êbokiego zubo¿enia. W przypadku
badanych próbek SiC typu n nie by³o mo¿liwe uzyskanie stanu inwersji. Koncentracjê domieszek obliczano dla ka¿dego mierzonego kondensatora za pomoc¹
zale¿noœci 1/C2 – VG. Po obliczeniu ND wyznaczano parametry modelu pasmowego
i charakterystykê teoretyczn¹ w funkcji potencja³u powierzchniowego C = f(fs),
a nastêpnie wyznaczano eksperymentaln¹ zale¿noœæ potencja³u powierzchniowego
od napiêcia polaryzacji fs(VG), która s³u¿y³a do wyznaczenia poziomu pu³apki Et
w stosunku do dna pasma przewodnictwa EC oraz do obliczenia przekroju czynnego s.
Konduktancja równoleg³a pu³apki Gp by³a obliczana ze zmierzonej charakterystyki
czêstotliwoœciowej konduktancji kondensatora G(w) przy wykorzystaniu typowego
schematu zastêpczego ze zmierzonymi wartoœciami Cox i Rs.
Na rys. 4 pokazano charakterystyki najwa¿niejszych parametrów pu³apek zmierzonych na próbkach SiC-SiO2 w funkcji odleg³oœci energetycznej od dna pasma
12
Zak³ad Badania Struktur MOS
Rys. 4. Rozk³ady energetyczne parametrów pu³apek w miêdzypowierzchni SiC-SiO2: a) gêstoœæ pu³apek Dit,
b) sta³a czasowa pu³apek t, c) przekrój czynny na wychwyt elektronu s
przewodnictwa E = Ec – Et. Opis procedur pomiarowych oraz omówienie najwa¿niejszych wyników pomiarów przedstawiono w pracach [P7], [P8], [K2], [K3].
3.3. Opracowanie metod badania struktur Al-La2O3-Si
Jak wiadomo, najwa¿niejszym ograniczeniem dalszego rozwoju technologii
uk³adów scalonych CMOS-VLSI jest gruboœæ warstwy SiO2 (lub SiON) we
wspó³czesnych uk³adach o ultrawysokiej skali integracji (ULSI). Od kilku lat w czo³owych oœrodkach naukowych na œwiecie trwaj¹ intensywne prace badawcze nad
ró¿nymi materia³ami dielektrycznymi o wysokiej przenikalnoœci elektrycznej er
(tzw. high-k dielectrics), które w przysz³oœci mog³yby zast¹piæ SiO2.
Wed³ug aktualnej wiedzy na ten temat najbardziej perspektywiczne wydaje siê
zastosowanie warstw tlenku lantanu (La2O3) jako dielektryka w uk³adach scalonych
MOS. Dielektryk ten, o wzglêdnej przenikalnoœci elektrycznej er @ 30, jest stabilny
termodynamicznie w kontakcie z krzemem i ma wiele innych cech predestynuj¹cych
go do zastosowania w nowych generacjach uk³adów scalonych. Na przyk³ad zastosowanie warstwy La2O3 gruboœci td = 3,3 nm i efektywnej wartoœci er, ereff = 27 jako
Zak³ad Badania Struktur MOS
179
dielektryka bramkowego w strukturze MOS pozwoli³o osi¹gn¹æ EOT = 0,48 nm,
pr¹d up³ywnoœci IL = 0,06 A/cm2 przy napiêciu VG = –1 V i pole przebicia dielektryka
EBR = 13,5 MV/cm.
Najbardziej zaawansowane w badaniach zastosowania warstw La2O3 s¹ obecnie
oœrodki naukowe w Azji Wschodniej (Japonia, Tajwan, Korea) oraz w USA.
Przoduj¹cym oœrodkiem jest Tokyo Institute of Technology (TIT), a w nim grupa
badaczy pod kierunkiem prof. H. Iwai. W wyniku wzajemnych wizyt naukowych
przedstawicieli TIT i ITE w latach 2003–2005 Zak³ad otrzyma³ propozycjê wziêcia
udzia³u w badaniach struktur metal-La2O3-Si wytwarzanych w TIT. Pierwsz¹ partiê
takich struktur (partia Hiroshi 1) otrzymano do badañ w czerwcu 2005 r. By³y to
struktury Al-La2O3-Si zbudowane na p³ytkach Si pokrytych warstw¹ La2O3 i nastêpnie poddawanych wygrzewaniu (PDA – Post Deposition Annealing) w azocie
w temperaturze 400oC, 600oC i 800oC. Gruboœæ warstwy La2O3 naniesionej na p³ytki
krzemowe wynosi³a ok. 8,5 nm.
Dotychczas wykonano cztery grupy badañ struktur Al-La2O3-Si: badania
elipsometryczne, badania charakterystyk pojemnoœciowo-napiêciowych, pomiary
charakterystyk pr¹dowo-napiêciowych i badania degradacji w³aœciwoœci dielektrycznych warstw La2O3 pod wp³ywem wilgoci.
Na podstawie badañ elipsometrycznych stwierdzono, ¿e gruboœæ warstwy La2O3
po wygrzewaniu, w stosunku do jej gruboœci przed wygrzewaniem, maleje w wyniku
wygrzewania w temperaturze T = 400oC (PDA 400), roœnie natomiast w wyniku
wygrzewania w temperaturze 600oC i 800oC (PDA 600 i PDA 800). Odwrotnie zachowuje siê wspó³czynnik za³amania n, którego wartoœæ roœnie w wyniku PDA 400,
a spada w wyniku PDA 600 i PDA 800. Prawdopodobn¹ przyczyn¹ takiego
zachowania siê struktur w funkcji temperatury wygrzewania jest densyfikacja
warstwy La2O3 w wyniku PDA 400 oraz wyraŸnie zauwa¿alne narastanie warstwy
poœredniej miêdzy La2O3 a Si (warstwa zbli¿ona do SiO2) w wyniku wygrzewania
PDA 600 i PDA 800.
W badaniach pojemnoœciowo-napiêciowych C(V) i pr¹dowo-napiêciowych
I(V) tych struktur wykorzystano dwa systemy pomiarowe (WSBF i SSM). Pomiary wykonano na wiêkszych i na mniejszych strukturach MOS. Stwierdzono,
¿e zarówno maksymalna wartoœæ pojemnoœci Cmax (w akumulacji), jak i efektywna przenikalnoœæ elektryczna ereff wzrastaj¹ w wyniku PDA 400 i ulegaj¹
zmniejszeniu w wyniku wygrzewania PDA 600 i PDA 800. Potwierdza to tezê, ¿e
w przy wygrzewaniu PDA 400 decyduj¹ce znaczenie ma densyfikacja warstwy
La2O3, natomiast przy wy¿szych temperaturach wygrzewania – narastanie warstwy
poœredniej miêdzy La2O3 a Si. Tezê tê dodatkowo potwierdza fakt, ¿e niewielka
histereza obserwowana w pomiarach charakterystyk C(V) zmniejsza siê wraz ze
wzrostem temperatury wygrzewania, spadaj¹c do zera w wyniku wygrzewania PDA
800. Wartoœæ bezwzglêdna napiêcia wyprostowanych pasm ïVFBï wzrasta wyraŸnie
w wyniku wygrzewania PDA 400, a przy wygrzewaniach PDA 600 i PDA 800 ulega
14
Zak³ad Badania Struktur MOS
ju¿ niewielkim zmianom. Minimaln¹ wartoœæ EOT = 3,0 ¸3,5 nm osi¹gniêto w wyniku
wygrzewania PDA 400 (rys. 5).
Hiroshi1, Dependence of EOT on PDA for both measurement
systems and both structure types. 2005.10.23.
5.0
4.8
syst. 2
large str.
4.6
4.4
4.2
4.0
syst. 2
small str.
EOT [nm]
3.8
3.6
syst. 1
large str.
3.4
syst. 1
small str.
3.2
3.0
2.8
2.6
As depos.
2.4
PDA600
PDA400
PDA800
2.2
2.0
1
2
3
4
PDA
Rys. 5. Zale¿noœæ EOT od warunków PDA dla ma³ych i du¿ych kondensatorów MOS mierzonych na dwóch
systemach pomiarowych
Wyniki pomiarów pr¹dowo-napiêciowych I(V) wykaza³y, ¿e istotnie dla wielu
struktur pr¹dy up³ywnoœci bramki s¹ znikome (poni¿ej 100 fA). Wystêpuje jednak
doœæ du¿y rozrzut wartoœci tych pr¹dów dla ró¿nych struktur. Œwiadczy to
prawdopodobnie o istnieniu defektów lokalnych w warstwie La2O3. Interesuj¹cy jest
fakt, ¿e w przypadku struktur o ma³ych pr¹dach up³ywnoœci obserwuje siê
charakterystyczny i powtarzalny kszta³t charakterystyki I(V), przy czym zale¿y on od
tego, czy charakterystyka jest zdejmowana od ujemnych ku dodatnim wartoœciom
napiêæ, czy odwrotnie.
Warstwy dielektryczne La2O3 ulegaj¹ degradacji po up³ywie pewnego czasu, jeœli
nie s¹ starannie chronione przed wp³ywem wilgotnej atmosfery. Poniewa¿ nie
wszystkie pomieszczenia laboratoryjne Zak³adu s¹ klimatyzowane, wiêc badane
Hiroshi1, PDA400,str.6/3M, |IL|=f(VG) initial and after 2.5 months
2005.10.10.
100000
|I| [fA]
10000
After 2.5 months
1000
Initial
100
10
1
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
VG [mV]
Rys. 6. Porównanie pr¹dów up³ywnoœci w funkcji przy³o¿onego napiêcia pocz¹tkowo i po up³ywie 2,5 miesi¹ca
Zak³ad Badania Struktur MOS
15
struktury nie by³y wystarczaj¹co chronione przed wp³ywem wilgoci i ju¿ po ok. 2,5
miesi¹ca pomiarów zaobserwowano pogorszenie siê parametrów elektrycznych
struktur. Pogorszenie to dotyczy przede wszystkim charakterystyk I(V) i wyra¿a siê
wzrostem pr¹dów up³ywnoœci bramki niekiedy o kilka rzêdów wielkoœci (rys. 6).
Przeprowadzone powtórnie badania elipsometryczne wykaza³y, ¿e gruboœæ warstw
La2O3 wyraŸnie wzrasta wskutek poch³aniania wilgoci. Opisane zjawisko degradacji warstw La2O3 uniemo¿liwi³o wykonanie badañ fotoelektrycznych tych
struktur.
Publikacje’2005
[P1] BIENIEK T., BECK R. B., JAKUBOWSKI A., KUD£A A.: Wytwarzanie ultracienkich warstw SiO2 za
pomoc¹ niskotemperaturowego utleniania w plaŸmie w.cz. Elektronika 2005 nr 2–3 s. 9–10.
[P2] BIENIEK T., BECK R. B., JAKUBOWSKI A., KUD£A A.: Analiza skutków ultrap³ytkiej implantacji
jonów azotu w plaŸmie w. cz. (13,56 MHz). Mat. VIII Konf. Nauk. ”Technologia Elektronowa” ELTE
2004. Stare Jab³onki, 19–22.04.2004. CD ROM 2005 s. 69–72.
[P3] BIENIEK T., BECK R. B., JAKUBOWSKI A., KUD£A A.:Ultra-Shallow Nitrogen Plasma Implantation for Ultra-Thin Silicon Oxynitride (SiOxNy) Layer Formation. J. of Telecom. a. Inform. Technol.
2005 nr 1 s. 70–75.
[P4] BIENIEK T., BECK R. B., JAKUBOWSKI A., KUD£A A.: Wytwarzanie cienkich warstw SiO2 za
pomoc¹ niskotemperaturowego utleniania w plaŸmie w. cz. Mat. VIII Konf. Nauk. ”Technologia
Elektronowa” ELTE 2004. Stare Jab³onki, 19–22.04.2004. CD ROM 2005 s. 329–332.
[P5] CIOSEK J., PASZKOWICZ W., KUD£A A., PANKOWSKI P., STANIS£AWEK U.: Zr-Silicate
Co-Evaporated Thin Films. Proc. of SPIE (w druku).
[P6] GUTT T.: Impedance Measurements of Ultra-Thin Dielectric MOS Capacitors. Mat. VIII Konf.
Nauk. ”Technologia Elektronowa” ELTE 2004. Stare Jab³onki, 19–22.04.2004. CD ROM 2005
s. 337–340.
[P7] GUTT T.: Analiza pu³apek w miêdzypowierzchni SiC i SiO2 na ró¿nych pod³o¿ach metod¹
spektroskopii konduktancyjnej. Mat. IV Kraj. Konf. Elektroniki KKE. Dar³ówko Wschodnie,
12–15.06.2005. T. 2/2, s. 397–402.
[P8] GUTT T.: Conductance Spectroscopic Analysis of Traps at SiC-SiO2 Interface on Various Substrates. Conf. on Microelectronics Electronics and Electronic Technologies. Mat. 28th Int. Convention.
Sem. Opatija, Chorwacja, 30.05–3.06.2005, s. 61–64.
[P9] HEJDUK K., PIERŒCIÑSKI K., RZODKIEWICZ W., MUSZALSKI J., KANIEWSKI J.: Dielectric Coatings for Infrared Detectors. Optica Appl. 2005 vol. 35 nr 3 s. 437–448.
[P10] JAROSZEWICZ B., DOMAÑSKI K., TOMASZEWSKI D., JANUS P., KUD£A A., LATECKI B.,
KOCIUBIÑSKI A., NIKODEM M., K¥TCKI J., WZOREK M., MARCZEWSKI J., GRABIEC P.: Application
of Ion Implantation for Mono-Si Piezoresistors Manufacturing in Silicon MEMS Technology. Vacuum
2005 vol. 78 nr 2–4 s. 263–267.
[P11] KAMIÑSKA E., PIOTROWSKA A., GO£ASZEWSKA K., £UKASIEWICZ R., SZCZÊSNY A.,
KOWALCZYK E., JAGODZIÑSKI P., GUZIEWICZ M., KUD£A A., BARCZ A., JAKIELA R.: Thermally Stable Transparent Ru-SiO Schottky Contacts for n-Type GaN and AlGaN. Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
2005 vol. 831, E3.41.1–E3.41.6.
16
Zak³ad Badania Struktur MOS
[P12] KUD£A A., BOROWICZ L.: Pomiary w³aœciwoœci optycznych cienkich warstw metalicznych
w strukturach MOS z wykorzystaniem mikroskopu interferencyjnego i elipsometru spektroskopowego. Mat. VII Szko³y - Konferencji “Metrologia Wspomagana Komputerowo” MWK-2005. Waplewo,
17–20.05. 2005. T. II s. 271–278.
[P13] KUD£A A., BOROWICZ L., ZABOROWSKI M.: Determination of the Optical Properties of Thin
Metal Layers in MOS Structures with Spectroscopic Ellipsometry and Interferometric Microscopy.
Mat. Woollam Ellipsometer User Seminar. Darmstadt, Niemcy, 10–12.10.2005. L.OT. ORIEL
2005.
[P14] KUD£A A., PISKORSKI K., PRZEW£OCKI H. M., BOROWICZ L., BRZEZIÑSKA D.: Fotoelektryczne badania podstawowych parametrów fizycznych struktur MOS z bramkami o niskiej transmisji optycznej. Mat. VII Szko³y - Konferencji “Metrologia Wspomagana Komputerowo” MWK-2005.
Waplewo, 17–20.05.2005. T. III. s. 35–44.
[P15] KUD£A A., PRZEW£OCKI H. M., BRZEZIÑSKA D., BOROWICZ L.: Photoelectrical Measurements
of the Local Values of the Effective Contact Potential Difference in the MOS Structure. J. of Telecom.
a. Inform. Technol. 2005 vol. 1 s. 112–114.
[P16] LEŒKO M., PRZEW£OCKI H. M.: Badanie wp³ywu temperatury na parametry elektryczne struktur
MOS. Elektronika 2005 vol. XLVI nr 2–3 s. 56–57.
[P17] LEŒKO M., PRZEW£OCKI H. M.: Badanie wp³ywu temperatury na parametry elektryczne struktur
MOS. Mat. VIII Konf. Nauk. ”Technologia Elektronowa” ELTE 2004. Stare Jab³onki, 19–22.04.2004.
CD ROM 2005 s. 173–176.
[P18] LEŒKO M., PRZEW£OCKI H. M., RZODKIEWICZ W.: Investigation of the Influence of Temperature on Electrical Parameters of MOS Devices. Optica Appl. (w druku)
[P19] PAPIS E., PIOTROWSKA A., KAMIÑSKA E., PIOTROWSKI T. T., KUD£A A., SZADE J., WINIARSKI A.,
WAWRO A.: Electrochemical Sulphur Passivation of InGaAsSb and AlGaAsSb Surfaces. Mat. IV Int.
Workshop on Semiconductor Surface Passivation SSP’2005, Ustroñ, 10–14.09.2005. Abstract of oral
contribution. 2005 s. 32. Appl. Surface Sci. (w druku).
[P20] PIOTROWSKA A., PAPIS E., GO£ASZEWSKA K., £UKASIEWICZ R., KAMIÑSKA E., PIOTROWSKI T. T.,
KRUSZKA R., KUD£A A., RUTKOWSKI J., SZADE J., WINIARSKI A., WAWRO A., ALESZKIEWICZ M.:
Improved Performance of GaSb-Based MIR Photodetectors through Electrochemical Passivation in Sulphur Containing Solution. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2005 vol. 829, B6.8.1-B6.8.6.
[P21] PISKORSKI K., KUD£A A., PRZEW£OCKI H. M.: Ocena dok³adnoœci metod okreœlania wysokoœci
barier potencja³u w strukturach MOS. Mat. VIII Konf. Nauk. ”Technologia Elektronowa” ELTE 2004.
Stare Jab³onki, 19–22.04.2004. CD ROM 2005 s. 429–432.
[P22] PISKORSKI K., KUD£A A., RZODKIEWICZ W., PRZEW£OCKI H. M.: Comparison of the Barrier
Height Measurements by the Powell Method with the Photoelectric Effective Contact Potential Difference Measurement Results. J. of Telecom. a. Inform. Technol. 2005 vol. 1 s. 120–123.
[P23] PISKORSKI K., PRZEW£OCKI H. M.: Badanie rozk³adów przestrzennych lokalnych wysokoœci
barier potencja³u na powierzchniach granicznych bramka-dielektryk i pó³przewodnik-dielektryk
w strukturach MOS. Mat. IV Kraj. Konf. Elektroniki KKE. Dar³ówko Wschodnie, 12–15.06.2005.
T. 2/2 s. 313–318.
[P24] PISKORSKI K., PRZEW£OCKI H. M.: Distribution of Potential Barrier Height Local Values at
Al-SiO2 and Si-SiO2 Interfaces of the Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) Structures. Conf. on Microelectronics Electronics and Electronic Technologies. Mat. 28th Int. Convention. Opatija, Chorwacja,
30.05–3.06.2005, s. 68–72.
Zak³ad Badania Struktur MOS
17
[P25] PISKORSKI K., PRZEW£OCKI H. M.: Distribution of Potential Barrier Height Local Values at
Al-SiO2 and Si-SiO2 Interfaces of the Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) Structures. Bull. of Polish
Academy Science (w druku).
[P26] PRZEW£OCKI H. M.: Badania struktur na pod³o¿ach SiC prowadzone w Instytucie Technologii
Elektronowej. Mat. IV Kraj. Konf. Elektroniki KKE. Sesja specjalna poœwiêcona wêglikowi krzemu.
Dar³ówko Wschodnie, 12–15.06.2005. T. 2/2 s. 611–612.
[P27] PRZEW£OCKI H. M., KUD£A A., BRZEZIÑSKA D., MASSOUD H. Z.: Variability of the Local
fMS Values over the Gate Area of MOS Devices. J. of Telecom. a. Inform. Technol. 2005 vol. 1
s. 34–39.
[P28] PRZEW£OCKI H. M.,KASSUR A., KUD£A A., GUTT T., LIS D., RZODKIEWICZ W., PISKORSKI K.,
LEŒKO M., BOROWICZ L., BRZEZIÑSKA D., SAWICKI Z.: Zak³ad Badania Struktur MOS. Sprawozdanie z dzia³alnoœci Instytutu Technologii Elektronowej w 2004 r. Warszawa, kwiecieñ 2005,
s. 159–174.
[P29] PRZEW£OCKI H. M., KASSUR A., KUD£A A., GUTT T., LIS D., RZODKIEWICZ W., PISKORSKI K.,
LEŒKO M., BOROWICZ L., BRZEZIÑSKA D., SAWICKI Z.: Department of MOS System Studies. W: Institute of Electron Technology. Scientific Activity 2004. Prace ITE 2005 z.1/2 s. 169–183.
[P30] RZODKIEWICZ W., BOROWICZ L.: Application of Interferences Methods for Determination of
Curvature Radius in MOS Structures. Mat. X Sem. “Powierzchnia i Struktury Cienkowarstwowe –
2005”. Szklarska Porêba, 17–21.05.2005. Optica Appl. 2005 vol. 35 nr 3 s. 523–527.
[P31] RZODKIEWICZ W., KUD£A A., MISIUK A., SURMA B., B¥K-MISIUK J.: Structural Characterization of Self-Implanted Si after HT-HP Treatment. J. of Mater. Sci. a. Eng. B (w druku).
[P32] RZODKIEWICZ W., KUD£A A., RATAJCZAK J., PISKORSKI K., ULYASHIN A.: Badanie w³aœciwoœci
optycznych i mikrostrukturalnych wodorowanego krzemu Czochralskiego poddanego obróbce HT-HP.
Mat. VIII Konf. Nauk. ”Technologia Elektronowa” ELTE 2004. Stare Jab³onki, 19–22.04.2004.
CD ROM 2005 s. 205–208.
[P33] RZODKIEWICZ W., KUD£A A., SAWICKI Z., PRZEW£OCKI H. M.: Effects of Stress Annealing on
the Electrical and the Optical Properties of MOS Devices. J. of Telecom. a. Inform. Technol. 2005 nr 1
s. 115–119.
[P34] RZODKIEWICZ W., PANAS A., PRZEW£OCKI H. M.: Studies of Compaction and Decompaction
of SiO2 Layers on Silicon Substrates by Interferometry and Spectroscopic Ellipsometry. J. Appl. Surface Sci. (w druku).
[P35] SOCHACKI M., £UKASIEWICZ R., RZODKIEWICZ W., WERBOWY A., SZMIDT J., STARYGA E.:
Silicon Dioxide and Silicon Nitride as a Passivation and Edge Termination for 4H-SiC Schottky
Diodes. Diamond a. Related Mater. 2005 nr 14 s. 1138–1141.
[P36] SOCHACKI M., £UKASIEWICZ R., SZMIDT J., RZODKIEWICZ W., LEŒKO M., WIATROSZAK M.:
Warstwy termicznego SiO2 i SiN4 na wêgliku krzemu (4H-SiC) dla przyrz¹dów mocy MS i MIS.
Mat. VIII Konf. Nauk. ”Technologia Elektronowa” ELTE 2004. Stare Jab³onki, 19–22.04.2004.
CD ROM 2005 s. 209–212.
[P37] WIÊC£AW-SOLNY L., JARZÊBSKI A. B., MROWIEC-BIA£OÑ J., TUREK W., UJMA Z., KUD£A A.,
GIBAS M., ¯AK J.: Fabrication of Nafion- and Heteropoly Acid-Containing Thin Catalytic Films
without Failure. Appl. Catalysis A: General 2005 nr 285 s.79–85.
[P38] YASTRUBCHAK O., DOMAGALA J. Z., WOSIÑSKI T., KUD£A A., REGIÑSKI K.: Anisotropic
Strain Relaxation in Lattice-Mismatched III-V Epitaxial Layers. phys. stat. sol. (c) 2005 vol. 2 nr 6
s. 1943–1947.
18
Zak³ad Badania Struktur MOS
Konferencje, seminaria’2005
[K1] CIOSEK J., PASZKOWICZ W., KUD£A A., PANKOWSKI P., STANIS£AWEK U.: Zr-Silicate Co-Evaporated Thin Films. Optical Systems Design 2005. Jena, Niemcy, 12–16.09.2005 (plakat).
[K2] GUTT T.: Analiza pu³apek w miêdzypowierzchni SiC i SiO2 na ró¿nych pod³o¿ach metod¹ spektroskopii konduktancyjnej. IV Kraj. Konf. Elektroniki KKE. Dar³ówko Wschodnie, 12–15.06.2005.
[K3] GUTT T.: Conductance Spectroscopic Analysis of Traps at SiC-SiO2 Interface on Various Substrates. Conf. on Microelectronics Electronics and Electronic Technologies. 28th Int. Convention. Sem.
Opatija, Chorwacja, 30.05–3.06.2005.
[K4] HEJDUK K., PIERŒCIÑSKI K., RZODKIEWICZ W., MUSZALSKI J., KANIEWSKI J.: Dielectric Coatings for Infrared Detectors. X Sem. “Powierzchnia i Struktury Cienkowarstwowe – 2005”. Szklarska
Porêba, 17–21.05.2005 (plakat).
[K5] KUD£A A., BOROWICZ L.: Pomiary w³aœciwoœci optycznych cienkich warstw metalicznych
w strukturach MOS z wykorzystaniem mikroskopu interferencyjnego i elipsometru spektroskopowego. VII Szko³a – Konferencja “Metrologia Wspomagana Komputerowo” MWK-2005. Waplewo,
17–20.05. 2005 (ref.).
[K6] KUD£A A., BOROWICZ L., ZABOROWSKI M.: Determination of the Optical Properties of Thin
Metal Layers in MOS Structures with Spectroscopic Ellipsometry and Interferometric Microscopy
Konf. “Optical Metrology”. Monachium, Niemcy, 11–18.06.2005.
[K7] KUD£A A., BOROWICZ L., ZABOROWSKI M.: Determination of the Optical Properties of Thin
Metal Layers in MOS Structures with Spectroscopic Ellipsometry and Interferometric Microscopy.
Woollam Ellipsometer User Seminar. Darmstadt, Niemcy, 10–12.10.2005. L.OT. ORIEL 2005.
[K8] KUD£A A., PISKORSKI K., PRZEW£OCKI H. M.: Photoelectrical Investigation of MOS Structures with
Optically Thick Al and Poly-Si Gates. E-MRS 2005 Spring Meet., Strasburg, Francja, 31.05–3.06.2005.
[K9] KUD£A A., PISKORSKI K., PRZEW£OCKI H. M., BOROWICZ L., BRZEZIÑSKA D.: Fotoelektryczne
badania podstawowych parametrów fizycznych struktur MOS z bramkami o niskiej transmisji
optycznej. VII Szko³a – Konf. “Metrologia Wspomagana Komputerowo” MWK-2005. Waplewo,
17–20.05.2005 (ref.).
[K10] LEŒKO M., PRZEW£OCKI H. M., RZODKIEWICZ W.: Investigation of the Influence of Temperature on Electrical Parameters of MOS Devices. X Sem. “Powierzchnia i Struktury Cienkowarstwowe
– 2005”. Szklarska Porêba, 17–21.05.2005.
[K11] PAPIS E., PIOTROWSKA A., GOLASZEWSKA K., £UKASIEWICZ R., PIOTROWSKI T. T.,
KAMIÑSKA E., KRUSZKA R., KUDLA A., RUTKOWSKI J., SZADE J., WINIARSKI A., WAWRO A.: Properties of InGaAsSb and AlGaAsSb Surfaces under Sulphide Treatments Studies Using XPS and VASE
Techniques. Int. Congress of Optics and Optoelectronics, Warszawa, 28.08–2.09.2005 (plakat).
[K12] PAPIS E., PIOTROWSKA A., KAMIÑSKA E., PIOTROWSKI T. T., KUD£A A., SZADE J., WINIARSKI A.,
WAWRO A.: Electrochemical Sulphur Passivation of InGaAsSb and AlGaAsSb Surfaces. IV Int. Workshop on Semiconductor Surface Passivation SSP’2005, Ustroñ, 10–14.09.2005 (abstr.).
[K13] PISKORSKI K., PRZEW£OCKI H. M.: Distribution of Potential Barrier Height Local Values at
Al-SiO2 and Si-SiO2 Interfaces of the Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) Structures. Conf. on Microelectronics Electronics and Electronic Technologies. 28th Int. Convention. Opatija, Chorwacja,
30.05–3.06.2005,
[K14] PISKORSKI K., PRZEW£OCKI H. M.: Badanie rozk³adów przestrzennych lokalnych wysokoœci
barier potencja³u na powierzchniach granicznych bramka-dielektryk i pó³przewodnik-dielektryk
w strukturach MOS. IV Kraj. Konf. Elektroniki KKE. Dar³ówko Wschodnie, 12–15.06.2005.
Zak³ad Badania Struktur MOS
19
[K15] PRZEW£OCKI H. M.: Badania struktur na pod³o¿ach SiC prowadzone w Instytucie Technologii
Elektronowej. V Kraj. Konf. Elektroniki KKE. Dar³ówko Wschodnie, 12–15.06.2005.
[K16] PRZEW£OCKI H. M.: New Approach to Internal Photoemission and New MOS Structure Measurement Methods. Chalmers University of Technology, Goeteborg, Szwecja. 6.10.2005 (ref. zapr.).
[K17] PRZEW£OCKI H. M.: Silicon – Overcoming the Limitations. Chalmers University of Technology, Goeteborg, Szwecja, 7.10.2005 (ref. zapr.).
[K18] RZODKIEWICZ W., BOROWICZ L.: Application of Interferences Methods for Determination of
Curvature Radius in MOS Structures. X Sem. “Powierzchnia i Struktury Cienkowarstwowe – 2005”.
Szklarska Porêba, 17–21.05.2005.
[K19] RZODKIEWICZ W., KUD£A A., MISIUK A., SURMA B., B¥K-MISIUK J.: Structural Characterization of Self-Implanted Si after HT-HP Treatment. E-MRS 2005 Spring Meet. Strasburg, Francja,
31.05–3.06.2005.
[K20] RZODKIEWICZ W., PANAS A., PRZEW£OCKI H. M.:Studies of Compaction and Decompaction of
SiO2 Layers on Silicon Substrates by Interferometry and Spectroscopic Ellipsometry. E-MRS 2005
Spring Meet. Strasburg, Francja, 31.05–3.06.2005.