3.4 Grenzflächen-Störstellen



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3.4 Grenzflächen-Störstellen

 

Die Generations- und Rekombinationsprozesse an Halbleiter-Oberflächen oder Halbleiter-Grenzflächen, wie z.B. an der Oxid-Halbleiter-Grenzfläche, werden durch Grenzflächen-Störstellen, manchmal auch ,,schnelle`` oder ,,umladbare`` Störstellen genannt, verursacht. Da für die Funktion von MOS-Bauelementen die Qualität der Oxid-Halbleiter-Grenzfläche ausschlaggebend ist, kommt den Grenzflächen-Störstellen in Silizium besondere Bedeutung zu.
Aufgrund hoher Grenzflächen-Störstellendichten () waren MOS-Transistoren am Anfang ihrer technologischen Entwicklung nur mit hohen Einsatzspannungen herstellbar, was die Verwendung hoher Versorgungsspannungen nötig machte. Durch die zeitlich fluktuierende Besetzung der Zustände entsteht weiters unerwünschtes Rauschen im Transistor.
Grenzflächenzustände und feste Oxidladungen prägen das Langzeitverhalten von MOS-Bauelementen. Hochenergetische ,,heiße`` Ladungsträger können in das Oxid des Bauelementes injiziert werden. Der dabei entstehende Schaden an der Silizium-Grenzfläche resultiert in einer hohen erzeugten Störstellendichte. Da sich bei einer zeitlich veränderlichen Störstellendichte auch die Einsatzspannung des Bauelementes verschiebt, können ganze VLSI Schaltungen dadurch ihre Funktion verlieren. In modernen MOS-Bauelementen kann die Grenzflächen-Dichte der Störstellen an der - Grenzfläche durch technologische Maßnahmen gering () gehalten werden [108].
Grenzflächen-Störstellen sind über das gesamte verbotene Band verteilt. In Anlehnung an diskrete Störstellen definiert man als Grenzflächendichte-Verteilung im verbotenen Band (Einheit ). ist in der Nähe der Bandmitte typischerweise konstant und nimmt gegen die Bandkanten hin zu.
Analog zur kontinuierlichen Verteilung der Störstellendichten ist auch eine kontinuierliche, im allgemeinen nicht konstante Verteilung der Einfangquerschnitte , im verbotenen Band anzunehmen. Über die Art dieser Verteilungen bestehen jedoch zur Zeit nur vage Vermutungen.



Martin Stiftinger
Fri Oct 14 21:33:54 MET 1994