Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 227-231 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:01978001305022700

Trap characterization in S. O. S. - M. O. S. transistors using noise measurements

A. Touboul¹, G. Pelloux¹, G. Lecoy¹, A.A. Choujaa² et P. Gentil<sup>3

1</sup>  Centre d'Etudes d'Electronique des Solides, associé au C. N. R. S., Université des Sciences et Techniques du Languedoc, 34060 Montpellier Cedex, France
²  LETI/MEA, CENG 85 X, 38041 Grenoble Cedex, France
³  Laboratoire d'Electronique, Equipe Physique des Composants Electroniques associée au C. N. R. S., ENSERG, 38031 Grenoble Cedex, France

Abstract
The noise of n- and p-channel S. O. S.-M. O. S. transistors has been measured at room temperature in the range of 1 kHz-1 MHz. Its behaviour has been related to the doping of the silicon film and to the effect of the bulk silicon layer bias. n-channel devices and p-channel ones, with a high enough doping concentration, exhibit 1/f noise which tends to the theoretical thermal level at higher frequencies. This noise is thought to be due to the Si-SiO2 interface levels. p-channel devices with a fully depleted silicon film present bumps in the noise spectra which are superposed on a 1/f background. They are associated with three different levels in the depletion zone and also near the lower interface. Making simple assumptions in the theory of G. R. noise in M. O. S. transistors, a density of traps of about 10 11 cm-2 for each level has been found. These noise measurements have been made in connection with threshold voltage measurement, the variation of which confirms the complete depletion of the silicon film.

Résumé
On a mesuré le bruit des transistors M. O. S.-S. O. S. à canal n et p à la température ambiante dans la bande de fréquences 1 kHz-1 MHz. Le comportement du bruit a été relié au dopage de la couche de silicium épitaxié ainsi qu'à l'effet de sa polarisation. Les dispositifs n et p à assez forte concentration d'impuretés montrent des spectres de bruit en 1/f tendant vers le niveau thermique théorique en hautes fréquences. Le comportement de ce bruit est dû principalement aux niveaux d'interface Si-SiO2. Pour les dispositifs à canal p, où la couche de silicium est entièrement déplétée, on obtient des spectres de bruit composés de trois bosses venant se superposer au 1/f résiduel. Ces différentes bosses sont associées à trois niveaux de pièges situés dans la zone de déplétion proche de l'interface Si-Saphir. A partir de simples hypothèses tenant compte de la théorie du bruit de Génération-Recombinaison, on trouve des densités de pièges de l'ordre de 1011 cm-2 pour chacun des niveaux. Ces mesures de bruit corrélées aux mesures de tension de seuil confirment la déplétion complète de la couche de silicium.

PACS
2560R - Insulated gate field effect transistors.

Key words
electron device noise -- electron traps -- insulated gate field effect transistors -- random noise -- noise measurements -- room temperature -- Si SiO sub 2 interface -- noise spectra -- density of traps -- trap characterisation -- SOS MOS transistors -- n channel transistors -- p channel transistors -- 1 kHz to 1 MHz -- doping dependence -- Si film -- bulk Si layer