Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

58 3 Experimentelles
Die Flachbandspannung ist die Spannung bei der keine Ladungen in der Raumladungszone
des Dielektrikums induziert werden und bei der die Energiebänder flach sind. Die Vfb wird
durch nach einem von D.K.Schröder [86] angegebenen Verfahren ermittelt. Dabei wurde gezeigt,
dass die Flachbandspannung durch das Maximum der invertierten, quadrierten und
doppelt differenzierten C-V Kurve gegeben ist.
Die Dichte der Interfacezustände kann durch Gleichung 3.18 beschrieben werden [87]:
D
( C
− C
) ⋅C
C
2
0 fb fb
0
it = −
3⋅
∂C
/ ∂V
⋅ qkTA C0
− C
fb
fb
⋅ 2
Aq
3.18
Mit q als Elektronenladung, T als Temperatur (300K), k die Boltzmannkonstante, A die effektive
Elektrodenfläche und C0 als Kapazität im Sättigungsbereich der Akkumulation. Der Term
∂ C / ∂V
fb stellt die Steigung der C-V Kurve bei der Flachbandspannung dar. Die Steilheit
der C-V Kurve ist somit ein direktes Kriterium für die Qualität der Grenzfläche.
Die umladbaren Haftstellen im Oxid äußern sich in einem Hystereseverhalten der C-V Charakteristik.
Es kommt es zu einer Verschiebung der Flachbandspannung, ∆Vfb, woraus Not
berechnet werden kann:
Co∆V
fb
N ot = 3.19
qA
Beim Wachstum der hier betrachteten Oxide auf Silizium bildet sich immer eine Grenzschicht
aus SiOx mit einer DK von ~3,9. Deshalb können auch diese dielektrischen Schichten als Serienschaltung
zweier Schichten behandelt werden, bei denen mittels Dickenserie die Trennung
der Beiträge erreicht werden kann. In diesem Falle wird im Allgemeinen EOT (Gleichung
1.2) als Maß für die reziproke Kapazität aufgetragen. Damit gibt der Achsenabschnitt direkt
die EOT(i) der zusätzlichen Grenzschicht.
c) Messungen des Leckstromes
Die Spannungsversorgung liefert ein Burster 4462 Spannungsgenerator [88] und bei dem Elektrometer
handelt es sich um einen Keithley 6517A [89]. Beide Geräte sind in Reihe mit der
Probe geschaltet. Die Ansteuerung der Geräte und Speichern der Messergebnisse erfolgt über
einen PC, siehe Abbildung 3.21.
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Abbildung 3.21: Mittels PC
wird nach einem vorgegebenen
Ablauf die Spannung eingestellt
und die Stromantwort abgelesen.
Das Elektrometer ist in
Reihe mit der Probe geschaltet.