DETERMINATION OF ELECTRON BEAM CHARGING CONDITIONS OF OXIDES AT LOW ENERGY IN THE LOW DOSE RANGE

Scanning Electron Microscope (SEM) voltage contrast techniques proved to constitute a valuable tool for testing integrated circuits (IC). However, the active components may be damaged by electron beam irradiation, so that it is of great importance to determine accurately the allowable limits

ELECTRON BEAM WRITING ERASURE SWITCHES

Dans cet article, nous montrons pour la première fois, qu'il est possible de faire basculer un transistor MOS à grille flottante de l'état passant à l'état bloqué et réciproquement à partir d'une irradiation par faisceau d'électrons dans un microscope électronique à balayage. Nous déterminons l'influence du champ d'extraction sur les rendements de charge positive, et celle de l'état électrique initial de la grille flottante sur le potentiel positif atteint. Ces résultats ouvrent la voie au test et à la reconfiguration de circuits intégrés par le seul faisceau d'électrons.In this paper, it is shown for the first time that an electron beam is able to switch an oxide embedded floating gate MOS transistor from the on to the off state and inversely. These experiments are achieved in a classical Scanning Electron Microscope. We derive the influence of : i) the extraction voltage on the positive charging yield, ii) the initial floating gate voltage on its final positive voltage. These preliminary results open the way to future e-beam testing and reconfiguration method of integrated circuits

DETERMINATION OF ELECTRON BEAM CHARGING CONDITIONS OF OXIDES AT LOW ENERGY IN THE LOW DOSE RANGE

Scanning Electron Microscope (SEM) voltage contrast techniques proved to constitute a valuable tool for testing integrated circuits (IC). However, the active components may be damaged by electron beam irradiation, so that it is of great importance to determine accurately the allowable limits

Complex conductivity in the presence of long range potential fluctuations. Application to the determination of the gap state density in undoped and boron doped a-Si : H films grown by CVD

In compensated crystalline and amorphous semiconductors long range potential fluctuations (PF), at the scale of the mean free path, largely affect the transport properties : they act on free carriers and they change the average degree of ionization of deep centers. The maximum magnitude of PF varies with the applied field, and the corresponding charge and discharge of deep centers in the bulk, at the frequency of the applied field, contribute to the complex conductivity of the sample. The expressions of the total complex conductivity due to lattice, free carriers and deep centers, and of the complex differential capacitance of a MIS diode, are derived in the general case of a compensated semiconductor with potential fluctuations (PF). These expressions differ significantly from those commonly used when ignoring the existence of PF. This ends up in a new method for the determination of the distribution of gap states which, contrary to other methods, allows to separate the contribution of the localized states from the contribution of band carriers. This method is applied to the interpretation of our data on a-Si: H films grown by CVD. The real and the imaginary parts of the conductivity can be fitted in wide ranges of temperatures and frequencies. The variations of the complex conductivity are completely explained by the action of PF on the transport of free carriers and on the ionization of deep centers. There is no evidence of hopping transport. The density of states shows a discrete series of peaks possibly superposed to a lower continuous density.Dans les semi-conducteurs compensés, à l'état cristallin ou à l'état amorphe, des fluctuations de potentiel s'etendant sur des distances grandes devant le libre parcours moyen des porteurs affectent de façon importante les propriétés de transport : elles agissent sur le déplacement des porteurs libres et changent le degré d'ionisation des centres profonds. L'amplitude maximale des fluctuations de potentiel varie avec le champ électrique appliqué, de sorte que la charge et la décharge de ces centres, à la fréquence du champ appliqué, contribuent à la conductivité complexe du matériau. Nous établissons l'expression de la conductivité complexe totale due au réseau, aux porteurs libres, et aux centres profonds, dans le cas général d'un semiconducteur compense, c'est-à-dire présentant des fluctuations de potentiels. Ces expressions diffèrent considérablement de celles qui sont valables en l'absence de fluctuations. II en résulte une nouvelle méthode de détermination de la densité d'états dans la bande interdite qui, contrairement aux techniques d'effet de champ, permet de séparer la contribution des états localisés de celle des porteurs des bandes. Cette méthode est appliquée à l'interprétation de nos mesures sur des films de a-Si: H déposés par CVD. Les valeurs calculées des parties réelle et imaginaire de la conductivité sont en accord avec les valeurs expérimentales dans de grands intervalles de température et de fr£quence. Les variations de la conductivité complexe sont complètement expliquées par la seule influence des fluctuations de potentiel sur le déplacement des porteurs libres et sur l'ionisation des centres profonds. On ne met pas en évidence une conduction par sauts. La densité d'états présente une série de pics discrets éventuellement superposés à une distribution continue de plus faible densité

ÉTUDE PHOTOÉLECTRIQUE DES PERTES D'ÉNERGIE DES ÉLECTRONS DANS LES STRUCTURES ALUMINIUM-ALUMINE-ALUMINIUM

L'effet photoélectrique interne dans les structures aluminium-alumine-aluminium est interprété en rejetant l'hypothèse d'interactions très énergétiques dans l'alumine. Ceci permet une détermination originale du travail de sortie aluminium-alumine qui ne nécessite plus de mesure d'énergie incidente. Ces expériences permettent d'atteindre la valeur de la longueur d'atténuation en énergie des électrons dans l'aluminium et le rapport des probabilités de transfert dans l'alumine, dans le sens et en sens contraire de la force électrique. On peut en outre évaluer la perte d'énergie moyenne de ces électrons « chauds » qui est de l'ordre de 0,01 eV dans une couche d'alumine de 35 Å d'épaisseur.Experiments on the interna1 photoelectric effect in thin films aluminium-alumina-aluminium sandwiches are interpreted on the assumption of low energy interactions in alumina. This gives an original method for the determination of the aluminium-alumina work function, which is in fact a Fowler diagram, but does not need incident energy measurements. From these experiments it is possible to deduce the value of the electron energy attenuation length in aluminium and the ratio of the transfer probabilities dong and against the electric strength. The mean energy loss of hot electrons in alumina can be evaluated, it is found to be of the order of 0.01 eV in a 35 Å thick alumina film

AC FIELD AND FREQUENCY DEPENDENCE OF a-Si:H CONDUCTIVITY AT 4,2 K

The a.c. field and frequency dependences of complex conductivity of a-Si:H sandwiches are observed at 4.2 K. The results are consistent with spatial limitation of motion of carriers, in extended states, confined in potential wells

ÉVIDENCE D'UN DÉSORDRE A MOYENNE DISTANCE DANS LES SOLIDES. INTERPRÉTATION DES PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES DES SEMICONDUCTEURS DÉSORDONNÉS

On montre la nécessité de considérer l'existence d'un désordre à moyenne distance dans les semiconducteurs désordonnés. Il provoque la localisation d'une partie des porteurs dans les puits de potentiel, et explique quantitativement les variations de la mobilité d'entraînement et de la conductivité électrique avec la température et la fréquence.The necessity of considering a medium range disorder in disordered semiconductors is shown. This disorder is responsible for the localization, in potential wells, of a part of the total carriers density, and explains quantitatively the variations of drift mobility and electrical conductivity versus temperature and frequency

Nouveaux développements dans l'étude de phénomènes de transport en présence d'un désordre à moyenne distance. Application aux semiconducteurs

We propose a model which accounts for all the observed galvanomagnetic phenomena in degenerated or non degenerated real semiconductors. In this model we take into account the medium range disorder (due to growing conditions) in the spatial distribution of impurities inside the crystal. In the case of degenerated semiconductors, we explain the damping of the magnetoresistance oscillations. This one is often larger than predicted by the Shubnikov-de Haas theory in the case of an ideal crystal. Furthermore, it is possible to explain the values of the observed mobility often lower than the theoretical one. For the non degenerated semiconductors, in high magnetic field, this model gives satisfactory values of the ionisation energy (magnetic freeze out). Here we apply this model to binary and ternary III-V compounds and we show that the temperature dependance of the conductivity can be also explained in the case of highly disordered or amorphous semiconductors.Nous proposons un modèle qui permet de rendre compte de l'ensemble des phénomènes de transport observés dans les semiconducteurs dégénérés ou non dégénérés, en présence d'un désordre (inhérent à la croissance du cristal) dans la distribution spatiale des impuretés au sein du cristal. Dans le cas des semiconducteurs dégénérés, nous montrons que ce modèle permet en particulier de rendre compte de l'amortissement des oscillations de magnétorésistance : celui-ci est en effet souvent plus important que ne le laisse prévoir la théorie de l'effet Shubnikov-de Haas dans le cas du cristal parfait. Nous montrons également qu'il est possible de rendre compte des valeurs des mobilités souvent inférieures à la valeur théorique. Dans le cas des semiconducteurs non dégénérés, le modèle proposé permet de rendre compte de façon satisfaisante des valeurs observées de l'énergie d'activation à fort champ magnétique (phénomène de gel magnétique). Bien que le modèle proposé soit ici appliqué au cas de semiconducteurs III-V, nous montrons qu'il peut être également utilisé dans le cas de semiconducteurs peu ordonnés ou amorphes