Artykuł pracownika GUM w czasopiśmie Measurement - Aktualności -

Artykuł zatytułowany „The physical parameters of MOS structures in the presence of local mechanical stress” ukazał się w międzynarodowym czasopiśmie Measurement: Journal of the International Measurement Confederation (IF = 5.6, 200 punktów ministerialnych) wydawnictwa Elsevier.

https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.115009

Tytuł artykułu w języku polskim brzmi: „Parametry fizyczne struktur MOS w obecności lokalnych naprężeń mechanicznych”. Jego współautorem jest Witold Rzodkiewicz - główny metrolog w Laboratorium Wzorców Wielkości Elektrycznych Małej Częstotliwości, w Zakładzie Elektryczności i Promieniowania.

Artykuł prezentuje wykorzystanie spektroskopii Ramana do określania lokalnych naprężeń mechanicznych w strukturach metal-tlenek-półprzewodnik (MOS) i ich korelacji z parametrami elektrycznymi, takimi jak napięcie wyprostowanych pasm V_FB i kontaktowa różnica potencjałów f_MS.

Część doświadczalna niniejszej pracy została zrealizowana przez głównego autora w trakcie jego wieloletniej pracy w Zakładzie Charakteryzacji Struktur Nanoelektronicznych Instytutu Technologii Elektronowej w Warszawie (obecnie Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki).

Praca omawia znaczenie badania rozkładu naprężeń w tlenkach bramkowych dla optymalizacji wydajności i niezawodności urządzeń elektronicznych. Podkreślono wpływ naprężeń na parametry elektryczne w strukturach MOS, zwracając uwagę na potrzebę uwzględnienia naprężeń w procesach projektowania i optymalizacji.

Wyniki zaprezentowane w niniejszej pracy przedstawiają dokładne wyznaczenie naprężeń pod i w okolicach bramki metalowej, wpływających na wartości napięcia wyprostowanych pasm i kontaktowej różnicy potencjałów.

W pracy dokonano obliczeń lokalnych naprężeń z użyciem widm ramanowskich dla ponad 50 rozkładów. W badanych strukturach zaobserwowano znaczne naprężenia ściskające w tlenku pod bramką. W znacznej większości przypadków naprężenia te maleją w obszarach bliskich krawędzi bramki i pod krawędzią bramki przechodzą w naprężenia rozciągające lub wykazują znacznie mniejsze niż pod bramką naprężenia ściskające. Naprężenia w warstwie tlenkowej na krawędzi i pod bramką zostały określone odpowiednio z dokładnością ±20 MPa i ±100 MPa. Kształt rozkładów tych naprężeń był podobny do rozkładów wspomnianych wcześniej parametrów elektrycznych struktury. Łącząc te rezultaty (rozkład parametrów – rozkład naprężeń) uzyskano zależności V_FB, f_MS od wartości naprężeń.

W ten sposób udowodniono wpływ naprężeń w warstwie SiO₂ na parametry V_FB i f_MS struktury MOS.