Charge carrier properties in P-type layers of silicon on sapphire

Roux, Michel; Bielle-Daspet, D.

doi:10.1051/rphysap:01981001609049700

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“…-La conductivité électrique des couches épitaxiées de Si a fait l'objet de nombreuses études. Roux et Bielle-Daspet [41] ont étudié la conductivité en fonction de la température sur des échantillons de SOS de type P pour différentes épaisseurs des couches ( Fig. 3.2a).…”

Section: Influence Des Contraintes Sur Les Coefficientsunclassified

“…3.2. -Variation de la conductivité en fonction de la température : a) SOS de type P (d'après Roux et Bielle-Daspet [41]), b) SOS de type N dopé de 1016 à 3 x 1017 cm-3 (d'après Ghibaudo et Kamarinos [40]).…”

Section: Influence Des Contraintes Sur Les Coefficientsunclassified

“…Ghibaudo et al ont étudié le PTE en fonction de la température sur des films de SOS de type N [40,44]. Les [41]).…”

Section: Influence Des Contraintes Sur Les Coefficientsunclassified

“…[Hall Mobility (a) and hole concentration (b) as a function of temperature (after Roux and Bielle-Daspet [41]). ] [39]).…”

Section: Influence Des Contraintes Sur Les Coefficientsmentioning

confidence: 99%

“…5 .1 Photoréponses transitoires. -Roux et Bielle-Daspet [41] ont analysé pour le cas du SOS de type P (résistivité 0,7 à 203A9 cm, épaisseur du film 0,9 à 2 ym) les réponses transitoires de la photoconductivité et des photocourants à une excitation par laser de durée 30 ns. La décroissance des photocourants de diffusion des porteurs majoritaires ou minoritaires présente deux composantes : -une composante rapide qui suit la forme de l'impulsion laser et qui permet de conclure que la durée de vie effective dans le SOS est inférieure à 10 ns ; -une composante lente qui fait apparaître une augmentation du nombre « effectif » de trous par rapport à l'équilibre (abaissement du niveau de Fermi) et ceci bien après que les porteurs photoinjectés se soient recombinés.…”

unclassified

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Le matériau silicium sur saphir en France. Revue des propriétés physico-chimiques et électriques

Cristoloveanu

Ghibaudo

Kamarinos

1984

Rev. Phys. Appl. (Paris)

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2014 Nous présentons une synthèse des travaux effectués en France sur la caractérisation des couches minces de silicium épitaxié sur des substrats de corindon (« saphir »). Une revue exhaustive des méthodes et des résultats concernant les propriétés physico-chimiques (défauts, impuretés, contamination, ...) et électriques (processus de transport, de recombinaison, de piégeage, ...) du SOS est présentée. Il apparaît que sur le plan physique les éléments clefs sont : (i) l'existence d'une région de transition d'épaisseur 100 à 150 A, située à l'interface Si-Al2O3, responsable pour l'essentiel des courants de fuite des transistors MOS/SOS, (ii) la non-uniformité des couches et leur caractère inhomogène lié à la présence d'un profil de défauts croissant vers l'interface Si-Al2O3 et qui s'accompagne d'une diminution notable de la mobilité et de la durée de vie des porteurs, (iii) les fortes contraintes d'interface qui provoquent une modification appréciable de la configuration énergétique et des paramètres de transport par rapport au Si massif, (iv) l'autodopage du film et (v) les fluctuations de potentiel. La cohérence des résultats émanant d'études indépendantes sur le matériau SOS non processé ou sur des dispositifs SOS est ensuite soulignée. Compte tenu de la pluralité des techniques et des conditions de mesure employées nous discutons également leurs pertinence, précision et limitations, ainsi que leur intérêt pour la caractérisation des couches minces issues d'autres technologies silicium sur isolant. Abstract. 2014 We present an overview of investigations conducted in France for the assessment of thin Si films epitaxied on sapphire substrates. Techniques and relevant data concerning physico-chemical properties (defects, impurities, contamination, ...) and electrical features (transport, recombination, trapping, ...) in SOS are reviewed extensively. The key physical parameters are : (i) existence of a transition layer 100-150 A thick, situated at the Si-Al2O3 interface, which is responsible for important leakage currents in MOS/SOS transistors, (ii) film nonuniformity connected with an increasing profile of defects towards the Si-Al2O3 interface and resulting in a noticeable degradation of carrier mobility and lifetime, (iii) lateral stress at the film-substrate interface, the effect of which is to modify both the band energy configuration and the transport parameters as compared to bulk Si, (iv) autodoping and (v) potentiel fluctuations. The consistency of different results derived from independent measurements performed on non-processed SOS films and on devices is emphasized. Finally, taking into account the great number of techniques and experimental conditions we also discuss their pertinence, precision or limitations as well as their interest for the characterization of other silicon on insulator technologies.

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Section: Influence Des Contraintes Sur Les Coefficientsunclassified

“…Ghibaudo et al ont étudié le PTE en fonction de la température sur des films de SOS de type N [40,44]. Les [41]).…”

Section: Influence Des Contraintes Sur Les Coefficientsunclassified

“…[Hall Mobility (a) and hole concentration (b) as a function of temperature (after Roux and Bielle-Daspet [41]). ] [39]).…”

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Le matériau silicium sur saphir en France. Revue des propriétés physico-chimiques et électriques

Cristoloveanu

Ghibaudo

Kamarinos

1984

Rev. Phys. Appl. (Paris)

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The Effect of Back Inversion Channel and Electrically Active Defects on the Nonequilibrium Characteristics of SOS MOS Structures

Dem’yanenko

1990

phys. stat. sol. (a)

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A theory is proposed for current–voltage characteristics of thin films on insulator MOS structures with an inverted back interface, that are nonequilibrium‐depleted by a linear voltage sweep. It is shown that the transfer of the transfer of the minority carriers through a potential barrier between the interfaces of the semiconductor film leads to the appearance of an additional current peak whose position depends on the temperature and barrier parameters. A method to determine the height of potential barrier and its effective distance from the back interface is proposed. Experimental data obtained for silicon films on sapphire are treated in terms of the theory proposed and the model of positively charged clusters of electron states.

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Silicon films on sapphire

Cristoloveanu

1987

Rep. Prog. Phys.

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The physical properties of silicon on sapphire (SOS) thin films and their impact on the operation of integrated devices are systematically reviewed. The preparation of the SOS material is described from the fabrication of the sapphire substrate and the silicon film heteroepitaxy up to the .recently proposed regrowth techniques. The microscopic properties and the relevant methods used for inspection are discussed with emphasis on autodoping, stress, lattice defects and interface behaviour. Following the presentation of average transport and recombination parameters, deduced from measurements involving the contribution of the whole film, the non-homogeneity of the S O S film along the epitaxial direction will be outlined. The electrical properties of the silicon-sapphire interface and of the interfacial transition layer are compared to those of the front Si-SiO, interface. Attempts are made to correlate the data derived by various characterisation techniques in order to reveal a coherent image of the Si film volume sandwiched by two very dissimilar interfaces. Finally, the processing and the performance of SOS devices are discussed and favourably compared to the case of bulk Si technology.

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Charge carrier properties in P-type layers of silicon on sapphire

Abstract: Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements (**), 9, avenue du Colonel-Roche, BP 4346, 31029 Toulouse, France

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Le matériau silicium sur saphir en France. Revue des propriétés physico-chimiques et électriques

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The Effect of Back Inversion Channel and Electrically Active Defects on the Nonequilibrium Characteristics of SOS MOS Structures

Silicon films on sapphire

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