Nanokristalli metal oksit yarıiletken kapasitörlerin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada kapasitör özelliği gösteren Metal-Oksit-Yarıiletken (MOS) yapılar ile çalışılmıştır. Silisyum alt yüzeyler üzerine amorf ince filmler Plazma ile Zenginleştirilmiş Kimyasal Buhar Depolama (PECVD) tekniği ile büyütülmüştür. Ardından yüksek sıcaklık fırınında tavlanarak nanokristaller elde edilmiştir.PECVD yöntemi ile Ge-SiO2 tabakalar büyütüldükten sonra üst tarafı vakum buharlaştırma yöntemi ile alüminyum ile kaplanarak Nanokristalli MOS kapasitörler oluşturulmuştur. Tek katlı ve üç katlı 35 nm Ge-SiO2 ve 5 nm Si3N4 tabakaları büyütülerek oluşturulan iki farklı örneğin kristalleşme özellikleri, Raman Spektroskopisi kullanılarak kontrol edildi. Malzeme içeriği ise Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) X-ışını Dağılımı Spektoroskopisi (EDAX) dedektörü ile taranmıştır. Nanokristalli Metal Oksit Yarıiletken (MOS-C) Kapasitör? ün tek katlı ve üç katlı üretilme amacı; şarj tutma özelliklerini incelemektir. Şarj kapasiteleri kapasitans-gerilim (C-V) eğrilerindeki histerisislerde gözlemlenmiştir. Histerislerdeki kayma tek katlı MOS-C yapı için 0,62 V, üç katlı MOS-C yapı için ise 0,86 V olarak bulunmuştur. Omik kontak direnci ise Geçirgen Çizgi Methodu (TLM) kullanılarak ölçülmüştür.

In this thesis, Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) structures were studied in order to improve its capacitive behaviour. Thin films on the silicon substrate were grown by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) technique, Then they were annealed in high temperature furnace to obtain the nanocrystals. After obtaining the crystals, thin aliminium layers were deposited by using metal coater to obtain ohmic contacs on the sample surface, Resistance of the ohmic contacts were measured by Transmission Line Method (TLM). Crystalinity of the nanocrystals in Single layer and Multi-Layer Ge-SiO2 (35 nm) and Si3N4 (5 nm) layers were analyzed by using Raman Spectroscopy. Structure properties and elemental compositions are checked by Scanning Electron Microspcope (SEM) which has an Energy Dispersive X-Ray (EDAX) dedector. The Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) Capacitors (MOS-Cs) with Ge nanocrystals embedded in oxide have been fabricated to investigate the charge trapping effect of Ge nanocrystals. A current spike phenomenon in I-V curve has been observed. The highest obtainable memory window with single layer Ge nanocrystals was 0,62 V, with multilayer Ge nanocrystals was 0,86 V.