Investigación

 

On the field enhanced carrier generation in MOS structures

 

P. Peykov¹, T. Diaz¹, H. Juárez², R. Castanedo³, G. Romero⁴

 

¹ Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores, ICUAP. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Apartado Postal 1651, Puebla 72000, Puebla, México.

² Facultad de Ciencias de la Computación Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Apartado Postal 1651, Puebla 72000, Puebla, México.

³ Laboratorio de Investigaciones en Materiales Avanzados, CINVESTAV Querétaro Apartado Postal 1-798, Querétaro 76001, Qro., México.

⁴ Depto. de Ing. Eléctrica, SEES, CINVESTAV, IPN. Apartado Postal 14-740, México D.F., México.

 

Recibido el 29 de noviembre de 2001.
Aceptado el 8 de marzo de 2002.

 

Abstract

Using a sine voltage sweep C-V, DLTS, gettering and defect revealing techniques the thermal carrier generation in MOS (Metal - Oxide - Semiconductor) structures was investigated. The thermal generation from a field dependent becomes as field independent due to the gettering. The activation energy of generation - recombination centers, E_a, the generation lifetime, Τ_g, and Poole-Frenkel factor, α, were determined. Dislocations with an average density of 5 x 10⁶cm^-2 were observed in all wafers. In the samples with field enhanced carrier generation a linear dependence between E_a and α was found, where the Poole-Frenkel factor increases with the increase ofthe activation energy. On the other hand E_a, Τ_g and α were found to be strongly affected by the gettering, thereby suggesting that they depend on the level ofdecoration of the dislocations with impurities.

Keywords: MOS; lifetime; defects; gettering.

Resumen

En este trabajo se usaron estructuras MOS (Metal-Oxido-Semiconductor) para investigar sobre el proceso de generación térmica de portadores apoyada por campo eléctrico en silicio. Mediante la técnica C-V (Capacitancia-Voltaje) con barrido de voltaje senoidal, se determinaron los valores del tiempo de vida de generation, Τ_g, y del factor experimental de Poole-Frenkel, α_exp. Usando la técnica DLTS (Deep-Level-Transient-Spectroscopy) se encontró la energía de activación, E_a, de los centros efectivos g-r (generación-recombinación). Un revelado químico sobre la superficie del silicio, mostro la existencia de una densidad promedio de dislocaciones de 5 x 10⁶ cm^-2 en todas las obleas usadas. Los resultados obtenidos indican que; cuando a las estructuras MOS se les incluye un proceso de gettering en su fabricación, la generación de portadores es independiente del campo eléctrico. En las muestras sin proceso gettering, la generación de portadores es apoyada por campo eléctrico y se observó una dependencia lineal entre, el factor de PF y la energía de activación de los centros g-r. A medida que se incrementa el valor de α, los centros g-r se sitúan mas cerca de la mitad de la banda prohibida (α se incrementa). Por otro lado, el proceso gettering realizado a las obleas, influye fuertemente sobre los valores de los parámetros E_a, α y Τ_g medidos de las diferentes estructuras MOS. Suponemos que los valores de esos parámetros dependen del nivel de decoración con impurezas en las dislocaciones.

Palabras clave: MOS; tiempo de vida; defectos; gettering.

PACS: 73.40.Ty; 73.25.+1 1.

 

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