Ηλεκτρικός χαρακτηρισμός δομών MOS Πυριτίου και Γερμανίου

Αλαφάκης, Σταμάτιος

dc.contributor.author	Αλαφάκης, Σταμάτιος	el
dc.date.accessioned	2022-02-03T10:01:35Z
dc.date.available	2022-02-03T10:01:35Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54537
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22235
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μικροηλεκτρονική	el
dc.subject	Πυκνωτής MOS	el
dc.subject	Γερμάνιο	el
dc.subject	Πυρίτιο	el
dc.subject	Germanium	en
dc.subject	Silicon	en
dc.subject	Microelectronics	en
dc.subject	MOS Capacitor	en
dc.subject	Electrical Characterization	en
dc.subject	Ηλεκτρικός Χαρακτηρισμός	el
dc.title	Ηλεκτρικός χαρακτηρισμός δομών MOS Πυριτίου και Γερμανίου	el
dc.contributor.department	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Μικροηλεκτρονική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-11-04
heal.abstract	Με την συνεχόμενη ανάγκη για μείωση των διαστάσεων του τρανζίστορ MOSFET και την ανάδειξη προβλημάτων που σχετίζονται με διαρροές ρευμάτων μέσα από το διηλεκτρικό, η έρευνα στράφηκε τόσο σε αντικατάσταση του SiO2 με διηλεκτρικά υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς, όσο και του υποστρώματος, του πυριτίου με άλλα ημιαγώγιμα υποστρώματα. Τα τελευταία είναι πιθανόν να οδηγήσουν σε καλύτερη απόδοση του ολοκληρωμένου κυκλώματος εφόσον είναι δυνατή η ολοκλήρωσή τους σε διάταξη MOSFET. Ένας από τους υποψήφιους αντικαταστάτες του πυριτίου φαίνεται να είναι το γερμάνιο. Η επιστημονική κοινότητα ξεκίνησε μια ενδελεχή προσπάθεια κατανόησης των χαρακτηριστικών των δομών MOS με υπόστρωμα γερμανίου και εύρεσης του κατάλληλου οξειδίου πύλης. Σε δομές MOS γερμανίου απαιτείται λεπτομερής ανάλυση των ηλεκτρικών τους χαρακτηριστικών ώστε να βρεθούν οι κατάλληλες διεργασίες που θα οδηγήσουν σε υψηλής ποιότητας διεπιφάνειες. Η παρούσα εργασία διερευνά ένα φαινόμενο που παρατηρείται σε μετρήσεις σύνθετης αγωγιμότητας σε δομές MOS γερμανίου. Συγκεκριμένα οι κορυφές των απωλειών συναρτήσει της συχνότητας (χαρακτηριστικές Gp/ω-f) παρουσιάζουν εξαιρετικά μεγάλη διεύρυνση. Οι αναφορές του φαινομένου αυτού στο σύστημα Si-SiO2 είναι περιορισμένες και προσδιορίζουν ότι το φαινόμενο αυτό εμφανίζεται έντονα όταν μειώνεται η θερμοκρασία της μέτρησης. Η διερεύνηση των χαρακτηριστικών απαίτησε την πραγματοποίηση μετρήσεων σύνθετης αγωγιμότητας σε πυκνωτές MOS πυριτίου με διαφορετικές πυκνότητες διεπιφανειακών παγίδων (από 1010 έως 1013 cm-2eV-1) στην περιοχή θερμοκρασιών 78-350 Κ. Οι μετρήσεις αυτές έδειξαν ότι το εύρος της κορυφής των απωλειών δεν εξαρτάται από την θερμοκρασία. Το αποτέλεσμα αυτό είναι σημαντικό γιατί δεν ανιχνεύθηκε κανένας συσχετισμός μεταξύ του εύρους της κορυφής των απωλειών από την πυκνότητα των διεπιφανειακών παγίδων. Κατά συνέπεια, είναι δυνατή η γενίκευση ότι η διεύρυνση που παρατηρείται στην περίπτωση των δομών MOS γερμανίου πρέπει να οφείλεται σε σύνθετα φαινόμενα που σχετίζονται με την συνολική απόκριση της διεπιφάνειας διηλεκτρικού-ημιαγωγού που προφανώς περιλαμβάνει εκτός των διεπιφανειακών παγίδων και άλλες παγίδες φορέων. Πραγματοποιήθηκαν επίσης ηλεκτρικές μετρήσεις σε δομές MOS γερμανίου n & p τύπου, με διηλεκτρικό πύλης τη διστρωματική στοίβα Al2O3/GeO2 που επιτεύχθηκε με οξείδωση πλάσματος μέσω λεπτού στρώματος Al2O3. Οι ηλεκτρικές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στην θερμοκρασιακή περιοχή 77.4- 198 Κ. Οι μετρήσεις αυτές δεν έδειξαν καμία βελτίωση της ποιότητας της διεπιφάνειας γερμανίου διηλεκτρικού σε σχέση με προηγούμενες.	el
heal.abstract	The continuous need for downscaling the MOSFET’s dimensions and the immerging problems that are related to the leakage currents through the dielectric, scientific research turned equally to replace SiO2 with high-K dielectrics of the substrate , silicon with other semiconducting substrates. The latter could lead to even better performances of the integrated circuit, as long as they could fit successfully into a MOSFET layout. One of candidates for replacing silicon, seems to be germanium. Scientific community, through continuous effort, is trying to understand the characteristics of MOS structures based on germanium, finding the suitable gate oxide. MOS structures based on germanium substrates need detailed analysis of their electrical characteristics in order to find the suitable processes that could lead to high quality interfaces. This work is trying to investigate an effect that occurs when measuring conductance on germanium based MOS structures. More specifically, peaks that occur and refer to losses, versus frequency, (Gp/ω vs f), present great broading. References of this effect in Si-SiO2 system are limited and show that this occurs with the decrease of temperature. To investigate this broading, it was necessary to perform conductivity measurements in a range of temperatures 78-350K, on silicon based MOS capacitors that differ in the density of interface traps ( from 1010 to 1013 cm-2eV-1). These measurements, showed that the range of the peaks that represent the loss in conductivity, does not depend on the temperature. This result is of great significance because there was no other correlation between the density of interface traps and the range of the peaks. Consequently, it is possible to generalize that the boarding that is observed in the case of germanium based MOS structures, is due to complex mechanisms which are related to the whole response of the interface of the dielectric-semiconductor that obviously also includes other types of traps. Furthermore, electrical measurements were carried out on germanium based MOS capacitors n & p type, with nitride dielectric pack Al2O3/GeO2 , which was achieved with plasma oxidation through a thin layer of Al2O3. These electrical measurements took place at a temperature range 77.4 – 198 K. These measurements did not show any improvement on the quality of the interface Ge-dielectric in contrast to previous measurements.	en
heal.advisorName	Τσουκαλάς, Δημήτριος
heal.committeeMemberName	Τσέτσερης, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ιωάννου-Σουγλερίδης, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	101 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false