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Ver el documento (formato PDF)   Miranda, Enrique A..  "Mecanismos de conducción a través del aislante de puerta en estructuras MOS (Metal-Oxido-Semiconductor)"  (2002)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Hemos analizado los distintos modos de conducción que tienen lugar a través del aislante de puerta en estructuras Metal-Oxido-Semiconductor (MOS). En especial, por sus implicancias en las tecnologías microelectrónicas, se ha puesto énfasis en lo concerniente al dióxido de silicio (SiO2). Dependiendo del rango de voltajes y de espesores de aislante considerados, el SiO2 exhibe diferentes comportamientos que requieren un estudio particularizado. Cuando el óxido es muy delgado (<5-6nm), la corriente de túnel a altas tensiones presenta unas oscilaciones que pueden interpretarse, a partir de la mecánica cuántica, como consecuencia de la reflexión parcial de la función de onda electrónica en la interfaz anódica de la estructura. Nosotros hemos propuesto un modelo semi-empírico que logra captar la forma de las características de conducción en todo el rango de tensiones permitidos y para todos los espesores en los que el fenómeno es observable. Al aplicar un estrés eléctrico, la corriente de túnel a bajas tensiones exhibe un crecimiento anómalo que puede atribuirse a la generación de trampas en el seno del aislante. Este mecanismo de conducción se denomina SILC (stress-induced leakage current). Por otro lado, para óxidos más gruesos (>10nm), es posible detectar un cambio en el estado de carga del aislante a partir del desplazamiento de la curvas características capacidad-tensión y corriente-tensión. Hemos propuesto una sencilla modificación de la expresión que se utiliza habitualmente para la corriente de túnel Fowler-Nordheim, la cual permite dar cuenta de dicho comportamiento. Finalmente, se presenta una ampliación de un modelo de conducción que permite explicar de manera consistente los dos modos de ruptura (SOFT y HARD) que tienen lugar en óxidos ultra-delgados. El modelo se basa en la física de los sistemas conductores mesoscópicos y las propiedades de transmisión de los denominados contactos puntuales cuánticos. Hasta ahora, este es el único modelo analítico disponible que puede explicar numerosos hechos experimentales relacionados con el fenómeno bajo estudio.

Abstract:
We have analyzed the different conduction modes through the gate insulator that can be observed in Metal-0xide-Semiconductor (MOS) structures. Special emphasis is put on silicon dioxide (SiO2)due to its implications for microelectronic technologies. Depending on the voltage range and oxide thicknesses considered, SiO2 exhibits different behaviors that require a particular study. When the oxide is very thin (<5-6nm), the tunneling current at large bias shows oscillations that can be interpreted, in terms of quantum mechanics, as a consequence of the wave function’s reflection at the oxide interfaces. We have proposed a semi-empirical model that captures the shape of the conduction characteristics in the whole bias range and for all thicknesses in which the phenomenon is observable. When an electrical stress is applied, the tunneling current at low voltages exhibits an anomalous increase that can be attributed to the appearance of bulk traps at the insulator. This conduction mechanism is referred to as SILC (stress-induced leakage current). For a thicker oxide (>10nm), it is also possible to detect a change in the oxide state of charge by means of shifts of the capacity-voltage or current-voltage curves. We proposed a simple modification to the well-known Fowler-Nordheim tunneling expression, which allows to explain such behavior. Finally, we present an improved model for conduction to deal with the breakdown modes of ultra-thin oxides SOFT and HARD. The model is based on the physics of mesoscopic conducting systems and the transmission properties of the so-called quantum point contacts. Until now, this is the only analytical model available that can successfully explain a number of experimental facts related to the phenomenon under study.

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Registro:
Título : Mecanismos de conducción a través del aislante de puerta en estructuras MOS (Metal-Oxido-Semiconductor)     =    Conduction mechanisms through the gate insulator in MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) structures
Autor : Miranda, Enrique A.
Director : Faigón, Adrián
Año : 2002
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Facultad de Ingeniería. Laboratorio de Física de Dispositivos-Microelectrónica
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3464_Miranda
Idioma : Español
Area Temática : Física / Física de los Materiales
Física / Ingeniería Electrónica
Palabras claves : MOS; SIO2; TUNEL; DEGRADACION; RUPTURA DIELECTRICA; MOS; SIO2; TUNNELING; DEGRADATION; DIELECTRIC BREAKDOWN
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