Degradación de óxido de puerta en estructuras metal-óxido-semiconductor (M.O.S.)

• Autores: Palumbo, Félix Roberto Mario
• Año de publicación: 2005
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Faigón, Adrián Néstor; Lombardo, Salvatore
• Materia: MOS; METAL-OXIDO-SEMICONDUCTOR; OXIDOS ULTRA DELGADOS; FIABILIDAD; RADIACION GAMMA; INYECCION DE PORTADORES; DIODO CONTROLADO POR PUERTA; RUPTURA PROGRESIVA; METAL GATES; DBIE; DBIE; METAL-OXIDE SEMICONDUCTOR; ULTRA-THIN OXIDES; RELIABILITY; GAMMA RADIATION; CARRIERS INJECTION; GATE CONTROLLED DIODE; PROGRESSIVE BREAKDOWN; METAL GATES; DBIE; DIELECTRIC-BREAKDOWN-INDUCED-EPITAXY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El aumento de la importancia de la tecnología MOS es impulsado por las innovaciones tecnológicas que permiten reducir en forma agresiva las dimensiones de los dispositivos y así aumentar el número de aplicaciones. A partir de la importancia comercial y de la evidencia experimental de la ruptura de los dispositivos surge el interés de comprender los mecanismos involucrados en la degradación del óxido de gate, para predecir y controlar este tipo de defectos. En este contexto, la aplicación es la motivación que lleva a describir la física de los problemas. En este trabajo se investigan fenómenos relacionados con las distintas fases de la degradación del óxido de puerta en estructuras MOS. Se estudian efectos de la radiación y de la inyección de portadores y se propone un modo de comparar la degradación asociada a estas distintas clases de condiciones severas a las que se somete al dispositivo en su funcionamiento. Se aporta a una temática de interés tecnológico, cual es la influencia del material de gate en la degradación del óxido. Los daños microscópicos en la estructura fueron estudiados combinando la caracterización eléctrica con el análisis de microscopia TEM de alta resolución. Se mostró que los defectos y daños no sólo se producen en la capa dieléctrica, los cambios físicos y micro-estructurales de los electrodos tiene un rol fundamental en el evento de ruptura.
The increasing importance of the MOS technology is a result of technological innovations that allow a drastic reduction in device dimensions, and therefore, increase the number of applications. Given the great commercial importance and the experimental evidence of the device breakdown, there is an increased interest in understanding the mechanisms involved in gate oxide degradation, in order to predict and control this kind of failures. In this context, the application is the motivation that leads to the description of the problems' characteristics. This work analyzes some of the phenomena related to the various phases of gate oxide degradation in MOS structures. The effects of gamma radiation and carrier injection are also studied, while suggesting a way of comparing the degradation associated with the different severe conditions to which the device is exposed during operation (electrical and radiation stresses). Knowing the extent of the influence of the gate material in oxide degradation is also of technological interest. The microscopic damage caused in the gate oxide structure during the breakdown is analyzed, combining the electrical characterization with high resolution TEM microscopy. Conclusions are that defects and damage occur not only within the dielectric, as physical and micro-structural changes in the electrodes play a vital role in the breakdown event.
Fil: Palumbo, Félix Roberto Mario. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.