CAPACITOR MOS COM SUBSTRATO TIPO-P

Apresentação em tema: "CAPACITOR MOS COM SUBSTRATO TIPO-P"— Transcrição da apresentação:

1 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

3 CURVAS CAPACITÂNCIAxTENSÃO (CxV)
SUBSTRATO TIPO - P SUBSTRATO TIPO - N

4 Análise qualitativa das características C-V de um capacitor MOS ideal
com substrato tipo-p Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações:

5 Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações:
Análise qualitativa das características C-V de um capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações: 1)VG<<0 - ys<<0 - acumulação de portadores majoritários (lacunas);

6 Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações:
Análise qualitativa das características C-V de um capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações: 1)VG<<0 - ys<<0 - acumulação de portadores majoritários (lacunas); 2)VG=0 - ys=0 - condição de banda plana (não há encurvamento das bandas de energia);

7 Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações:
Análise qualitativa das características C-V de um capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações: 1)VG<<0 - ys<<0 - acumulação de portadores majoritários (lacunas); 2)VG=0 - ys=0 - condição de banda plana (não há encurvamento das bandas de energia); 3)VG>0 - yf>ys>0 - formação da camada de depleção de lacunas (portadores majoritários);

8 Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações:
Análise qualitativa das características C-V de um capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações: 1)VG<<0 - ys<<0 - acumulação de portadores majoritários (lacunas); 2)VG=0 - ys=0 - condição de banda plana (não há encurvamento das bandas de energia); 3)VG>0 - yf>ys>0 - formação da camada de depleção de lacunas (portadores majoritários); 4)VG>>0 - ys=yf - condição de superfície intrínseca, ou seja, superfície do semicondutor com concentração de portadores majoritários (lacunas) igual a de minoritários (elétrons);

9 Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações:
Análise qualitativa das características C-V de um capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações: 1)VG<<0 - ys<<0 - acumulação de portadores majoritários (lacunas); 2)VG=0 - ys=0 - condição de banda plana (não há encurvamento das bandas de energia); 3)VG>0 - yf>ys>0 - formação da camada de depleção de lacunas (portadores majoritários); 4)VG>>0 - ys=yf - condição de superfície intrínseca, ou seja, superfície do semicondutor com concentração de portadores majoritários (lacunas) igual a de minoritários (elétrons); 5)VG>>>0 - 2yf>ys>yf - condição de inversão fraca - concentração de portadores minoritários (elétrons) maior que a de majoritários (lacunas);

10 Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações:
Análise qualitativa das características C-V de um capacitor MOS ideal com substrato tipo-p Na superfície do semicondutor podem ocorrer seis situações: 1)VG<<0 - ys<<0 - acumulação de portadores majoritários (lacunas); 2)VG=0 - ys=0 - condição de banda plana (não há encurvamento das bandas de energia); 3)VG>0 - yf>ys>0 - formação da camada de depleção de lacunas (portadores majoritários); 4)VG>>0 - ys=yf - condição de superfície intrínseca, ou seja, superfície do semicondutor com concentração de portadores majoritários (lacunas) igual a de minoritários (elétrons); 5)VG>>>0 - 2yf>ys>yf - condição de inversão fraca - concentração de portadores minoritários (elétrons) maior que a de majoritários (lacunas); 6)VG>>>>0 - ys>2yf - condição de inversão forte - concentração de elétrons muito maior que a de lacunas;

11 ACUMULAÇÃO Cmax = Cox = (eo.eox.A)/tox

12 BANDA-PLANA VFB=VG = 0 (IDEAL)

13 Wd = [(2.esi.ys)/(q.NA,D)]1/2
DEPLEÇÃO CD = SiA/Wd COX CD CT = COXCD/(COX + CD)

14 INVERSÃO CMIN = COXCDMAX/(COX + CDMAX) COX CDMAX

15 MEDIDA CxV - DEPENDÊNCIA COM A FREQUÊNCIA
BAIXA FREQUÊNCIA 5-100Hz inversão: Tsinal AC>>tempo resposta minoritários; geração de pares elétron-lacuna; compensa o sinal aplicado; CT = Cóxido ALTA FREQUÊNCIA > 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)

16 Deslocamento da curva C-V
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

17 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.

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

19 íons dos metais alcalinos Na+, K+ e Li+ e íons H+ e H3O+.
Qm - CARGAS MÓVEIS (+ ou -) 1010 a 1012 cm-2 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 Qot - CARGAS CAPTURADAS NO ÓXIDO (+ ou -) 109 a 1013 cm-2 DEFEITOS NA ESTRUTURA DO ÓXIDO ETAPAS DE PROCESSO COM RADIAÇÃO IONIZANTE INCORPORAÇÃO ELÉTRONS E LACUNAS CAPTURADOS EM POÇOS DE POTENCIAIS (DEFEITOS NA ESTRUTURA) CARACTERÍSTICA

20 Qf - CARGAS FIXAS NO ÓXIDO (+ ) 1010 a 1012 cm-2
IONIZAÇÃO DO ÁTOMO DE O LIGADO A UM SÓ TETRAEDRO INCORPORAÇÃO SiOX DEPENDE DA ORIENTAÇÃO CRISTALINA Qf(100) < Qf(111) CARACTERÍSTICA ESTADOS LENTOS: SOB AÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO RESPONDEM MUITO LENTAMENTE

21 Qf - CARGAS FIXAS NO ÓXIDO (+ ) 1010 a 1012 cm-2
IONIZAÇÃO DO ÁTOMO DE O LIGADO A UM SÓ TETRAEDRO INCORPORAÇÃO SiOX DEPENDE DA ORIENTAÇÃO CRISTALINA Qf(100) < Qf(111) CARACTERÍSTICA ESTADOS LENTOS: SOB AÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO RESPONDEM MUITO LENTAMENTE Qit - CARGAS CAPTURADAS NA INTERFACE 1010 eV-1 cm-2 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

22 LIMPEZA DOS TUBOS COM Cl OXIDAÇÃO COM Cl LIMPEZA DE LÂMINAS Qm
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

23 VARIAÇÕES NAS CURVAS CxV

24 DESLOCAMENTO DAS CURVAS REAL E IDEAL

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