Slide sem t

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CAPACITOR MOS COM SUBSTRATO TIPO-P
2
DIAGRAMA DE BANDAS DE ENERGIA ESTRUTURA MOS COM
SUBSTRATO TIPO-P
CAPACITOR IDEAL INEXISTÊNCIA DE CARGAS
?METAL ?SEMICONDUTOR
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CURVAS CAPACITÂNCIAxTENSÃO (CxV)
SUBSTRATO TIPO - P
SUBSTRATO TIPO - N
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Análise qualitativa das características C-V de um
capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na
superfície do semicondutor podem ocorrer seis
situações
5
Análise qualitativa das características C-V de um
capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na
superfície do semicondutor podem ocorrer seis
situações 1)VGltlt0 - ysltlt0 - acumulação de
portadores majoritários (lacunas)
6
Análise qualitativa das características C-V de um
capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na
superfície do semicondutor podem ocorrer seis
situações 1)VGltlt0 - ysltlt0 - acumulação de
portadores majoritários (lacunas) 2)VG0 - ys0
- condição de banda plana (não há encurvamento
das bandas de energia)
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Análise qualitativa das características C-V de um
capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na
superfície do semicondutor podem ocorrer seis
situações 1)VGltlt0 - ysltlt0 - acumulação de
portadores majoritários (lacunas) 2)VG0 - ys0
- condição de banda plana (não há encurvamento
das bandas de energia) 3)VGgt0 - yfgtysgt0 -
formação da camada de depleção de lacunas
(portadores majoritários)
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Análise qualitativa das características C-V de um
capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na
superfície do semicondutor podem ocorrer seis
situações 1)VGltlt0 - ysltlt0 - acumulação de
portadores majoritários (lacunas) 2)VG0 - ys0
- condição de banda plana (não há encurvamento
das bandas de energia) 3)VGgt0 - yfgtysgt0 -
formação da camada de depleção de lacunas
(portadores majoritários) 4)VGgtgt0 - ysyf -
condição de superfície intrínseca, ou seja,
superfície do semicondutor com concentração de
portadores majoritários (lacunas) igual a de
minoritários (elétrons)
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Análise qualitativa das características C-V de um
capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na
superfície do semicondutor podem ocorrer seis
situações 1)VGltlt0 - ysltlt0 - acumulação de
portadores majoritários (lacunas) 2)VG0 - ys0
- condição de banda plana (não há encurvamento
das bandas de energia) 3)VGgt0 - yfgtysgt0 -
formação da camada de depleção de lacunas
(portadores majoritários) 4)VGgtgt0 - ysyf -
condição de superfície intrínseca, ou seja,
superfície do semicondutor com concentração de
portadores majoritários (lacunas) igual a de
minoritários (elétrons) 5)VGgtgtgt0 - 2yfgtysgtyf -
condição de inversão fraca - concentração de
portadores minoritários (elétrons) maior que a de
majoritários (lacunas)
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Análise qualitativa das características C-V de um
capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na
superfície do semicondutor podem ocorrer seis
situações 1)VGltlt0 - ysltlt0 - acumulação de
portadores majoritários (lacunas) 2)VG0 - ys0
- condição de banda plana (não há encurvamento
das bandas de energia) 3)VGgt0 - yfgtysgt0 -
formação da camada de depleção de lacunas
(portadores majoritários) 4)VGgtgt0 - ysyf -
condição de superfície intrínseca, ou seja,
superfície do semicondutor com concentração de
portadores majoritários (lacunas) igual a de
minoritários (elétrons) 5)VGgtgtgt0 - 2yfgtysgtyf -
condição de inversão fraca - concentração de
portadores minoritários (elétrons) maior que a de
majoritários (lacunas) 6)VGgtgtgtgt0 - ysgt2yf -
condição de inversão forte - concentração de
elétrons muito maior que a de lacunas
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ACUMULAÇÃO
Cmax Cox (eo.eox.A)/tox
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BANDA-PLANA VFBVG 0 (IDEAL)
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Wd (2.esi.ys)/(q.NA,D)1/2
DEPLEÇÃO
CD ?SiA/Wd
COX
CD
CT COXCD/(COX CD)
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INVERSÃO
CMIN COXCDMAX/(COX CDMAX)
COX
CDMAX
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MEDIDA CxV - DEPENDÊNCIA COM A FREQUÊNCIA

• BAIXA FREQUÊNCIA 5-100Hz
• inversão
• Tsinal ACgtgttempo resposta
• minoritários
• geração de pares elétron-lacuna
• compensa o sinal aplicado
• CT Cóxido

• ALTA FREQUÊNCIA gt 1kHz
• acumulação/depleção alta Conc.MAJORITÁRIOS
  respondem ao sinal AC
• inversão capacitância depende da resposta dos
  minoritários
• alta frequência atraso dos minoritários em
  relação ao sinal AC
• minoritários não são gerados em alta concentração
  
• para compensar o sinal AC

• CMIN COXCDMAX/(COX CDMAX)

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MOS real há cargas no óxido
Deslocamento da curva C-V IDEAL e REAL
VG Vox fMS ys (a)
Para um capacitor MOS ideal VG ys , pois Vox
0 e fMS 0. Para VG Vfb (banda plana)
ys 0, portanto, Vfb 0
(b) Para um capacitor MOS real Vox Qo
.A/Cox Para condição de banda plana ys 0
VG Vfb fMS Qo .A/Cox ? Qo ?MS -
Vfb .Cox/A
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• Presença no óxido ou na interface
  óxido/semicondutor ajuda a
• diminuir a integridade do filme isolante e
  aumenta a instabilidade do
• comportamento dos dispositivos MOS, gera ruídos,
  aumenta as correntes
• de fuga das junções e da superfície, diminui a
  tensão de ruptura dielétrica,
• altera o potencial de superfície ?s, afeta a
  tensão de limiar Vt.
• Níveis aceitáveis de densidade de carga efetiva
  no óxido em
• circuitos ULSI são da ordem de 1010 cm-2.

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1010 a 1012 cm-2
Qm - CARGAS MÓVEIS ( ou -)

• íons dos metais alcalinos Na, K e Li e íons H
  e H3O.

INCORPORAÇÃO
ETAPAS DE PROCESSO
MOBILIDADE SOB AÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO
CARACTERÍSTICA
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1010 a 1012 cm-2
Qm - CARGAS MÓVEIS ( ou -)

• íons dos metais alcalinos Na, K e Li e íons H
  e H3O.

ETAPAS DE PROCESSO EM AMBIENTES COM ESTES
CONTAMINANTES
INCORPORAÇÃO
MOBILIDADE SOB AÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO
CARACTERÍSTICA
109 a 1013 cm-2
Qot - CARGAS CAPTURADAS NO ÓXIDO ( ou -)
DEFEITOS NA ESTRUTURA DO ÓXIDO
ETAPAS DE PROCESSO COM RADIAÇÃO IONIZANTE
INCORPORAÇÃO
ELÉTRONS E LACUNAS CAPTURADOS EM POÇOS DE
POTENCIAIS (DEFEITOS NA ESTRUTURA)
CARACTERÍSTICA
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1010 a 1012 cm-2
Qf - CARGAS FIXAS NO ÓXIDO ( )
IONIZAÇÃO DO ÁTOMO DE O LIGADO A UM SÓ TETRAEDRO
SiOX
INCORPORAÇÃO
DEPENDE DA ORIENTAÇÃO CRISTALINA Qf(100) lt
Qf(111)
CARACTERÍSTICA
ESTADOS LENTOS SOB AÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO
RESPONDEM MUITO LENTAMENTE
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1010 a 1012 cm-2
Qf - CARGAS FIXAS NO ÓXIDO ( )
IONIZAÇÃO DO ÁTOMO DE O LIGADO A UM SÓ TETRAEDRO
SiOX
INCORPORAÇÃO
DEPENDE DA ORIENTAÇÃO CRISTALINA Qf(100) lt
Qf(111)
CARACTERÍSTICA
ESTADOS LENTOS SOB AÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO
RESPONDEM MUITO LENTAMENTE
1010 eV-1 cm-2
Qit - CARGAS CAPTURADAS NA INTERFACE

• DEFORMAÇÃO ABRUPTA DA ESTRUTURA DO Si
• LIGAÇÃO INSATURADA
• IMPUREZAS METÁLICAS

INCORPORAÇÃO
APARECIMENTO DE ESTADOS QUÂNTICOS NA BANDA
PROIBIDA
CARACTERÍSTICA
ESTADOS RÁPIDOS TEMPO DE RESPOSTA DE ?s SOB
AÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO
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TRATAMENTO DAS CARGAS

• LIMPEZA DOS TUBOS COM Cl
• OXIDAÇÃO COM Cl
• LIMPEZA DE LÂMINAS

Qm

• TRATAMENTO TÉRMICO A 450ºC
• EM FORMING-GAS (N2 E H2)

Qot

• TRATAMENTO TÉRMICO EM
• ALTA TEMPERATURA EM N2

Qf

• TRATAMENTO TÉRMICO A 450ºC
• EM FORMING-GAS (N2 E H2)

Qit
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VARIAÇÕES NAS CURVAS CxV
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DESLOCAMENTO DAS CURVAS REAL E IDEAL
25
(No Transcript)
26
(No Transcript)