Discrimination between volume and interface traps in C (V) and photo I(V) experiments on 10-30 nm MOS capacitors

J. Peisner; Y. Sangare; G. Lévêque

doi:doi:10.1051/jp3:1993263

Numéro		J. Phys. III France Volume 3, Numéro 11, November 1993


Page(s)		2101 - 2112
DOI		https://doi.org/10.1051/jp3:1993263

DOI: 10.1051/jp3:1993263
J. Phys. III France 3 (1993) 2101-2112

Discrimination between volume and interface traps in C (V) and photo I(V) experiments on 10-30 nm MOS capacitors

J. Peisner¹, Y. Sangare² and G. Lévêque²

¹ Laboratoire d'Electrooptique des Couches Minces, Université Montpellier II, Sciences et Techniques du Languedoc, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France
² Laboratoire d'Etudes des Surfaces Interfaces et Composants, URA CNRS n° 787, Université Montpellier II, Sciences et Techniques du Languedoc, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France

(Received 28 September 1992, revised 19 July 1993, accepted 6 August 1993)

Abstract
The usual methods to characterize traps, C (V) and photo I (V) are discussed and compared in the case where the volumic charge is of the same order of magnitude as the interface charge. This is an intermediate case between very thin films ( <5 to 10 nm) where volumic charge density $Q_{\rm vol}$ is negligible with respect to the interface charge density $Q_{\rm it}$ , and the thick oxides ( >30 nm) where the reverse situation occurs. We estimate quantitatively the effect of volume or interface charges in the measurements and show that for these medium thickness films, the quantities $Q_{\rm it}$ and $Q_{\rm vol}$ cannot be determined unambiguously. The interface state density $D_{\rm it}$ is always accurately measurable even in presence of volume charge; on the contrary, the measurement of the charge within the oxide $Q_{\rm eff}$ is strongly perturbed by interface charges.

Résumé
Nous discutons et comparons les méthodes usuelles de caractérisation des pièges, C (V) et photo I (V), dans le cas où la charge dans le volume et la charge d'interface sont du même ordre de grandeur. Cette situation est intermédiaire entre le cas des couches très minces ( <5 à 10 nm) où la densité des charges volumiques $Q_{\rm vol}$ est négligeable devant la densité de charge totale des états d'interface $Q_{\rm it}$ et celui des oxydes épais ( >30 nm) où la situation est inverse. Nous donnons une estimation quantitative de l'effet des charges de volume ou d'interface sur les mesures et nous montrons que pour ces épaisseurs intermédiaires, les quantités $Q_{\rm it}$ et $Q_{\rm vol}$ ne peuvent pas être déterminées sans ambiguïté. La densité d'états d'interface $D_{\rm it}$ est toujours mesurable avec précision, même en présence de charges de volume ; par contre, la mesure de la charge dans l'oxyde $Q_{\rm eff}$ est fortement perturbée par la présence de charges d'interfaces.