The Effect of Interface States and Series Resistance on Current-Voltage Characteristics in (MIS) Schottky Diodes

Abstract

The current-voltage (I-V) characteristics of metal-insulator-semiconductor (MIS) Al/Si3N4/p-Si Schottky barrier diodes (SBDs) were measured at room temperature. Al/Si3N4/p-Si structure has been fabricated by the electrochemical anodization method. The surface of p-type Si was passivated by nitridation process. Effects series resistance Rs , interfacial layer and interface states density (Nss ) on I-V characteristics were investigated. Al/Si3N4/p-Si (MIS) Schottky barrier diodes showed that rectifying behavior with an ideality factor value of 6.17 and barrier height value of 0.714 eV obeys a metalinterfacial layer – semiconductor (MIS) structure rather than an ideal Schottky diode due to the existence of Si3N4 at the Al/p-Si interfacial layer. The values of series resistance ( Rs ) were determined using Cheung’s method. In addition, interface states density ( Nss ) as a function of (Ess -Ev ) was extracted from the bias I-V measurements with and without taking into account the series resistance. The I-V characteristics confirmed that the distribution of Nss , Rs and interfacial insulator layer are important parameters that influence the electrical characteristics of MIS Schottky diodes.

Metal-Yalıtkan-Yarıiletken (MYY) Al/Si3N4/p-Si Schottky engel diyotlarının akım-voltaj (I-V) karakteristikleri oda sıcaklığında ölçüldü. Al/Si3N4/p-Si yapılar elektrokimyasal anodizasyon metodu ile üretilmiştir. p tipi silisyumun yüzeyi nitridasyon işlemiyle pasive edildi. Akım-Voltaj karakteristikleri üzerine arayüzey durum yoğunluğu (Nss ) ,arayüzey tabakası ve seri direncin etkileri incelendi. Al/Si3N4/pSi (MIS) Schottky engel diyotlar, Al/p-Si arayüzey tabakasındaki Si3N4 varlığı yüzünden ideal Schottky diyotlar yerine, idealite faktör değerinin 6.17 ve engel yüksekliği değerinin 0.714 eV olmasıyla doğrultucu davranış göstermesi, (MIS) metal- arayüzey tabakası- yarıiletken yapısına uyar. Seri direncin ( Rs ) değerleri Cheung’ in metodu kullanılarak tanımlandı. Buna ilave olarak, (Ess -Ev ) nin bir fonksiyonu olarak, arayüzey durumlarının yoğunluğu ( Nss ), seri direncin hesaba katıldığı ve katılmadığı I-V ölçümlerinden elde edildi. I-V karakteristikleri; Nss dağılımı , Rs ve arayüzey yalıtkan tabakanın, MIS Schottky diyotların elektriksel karakteristiklerini etkileyen önemli parametreler olduğunu doğrulanmıştır.