Способ определения характеристик электронных состояний на границе раздела полупроводник-диэлектрик

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ПОЛУПРОВОДНИК-ДИЭЛЕКТРИК , включающий измерение вольтфарадной характеристики при подаче тестового сигнала постоянной амплитуды и изменении напряжения смещения от инверсии до обогащения пограничной области полупроводника, определение характеристик электронных состояний расчетным путем, отличающийс я тем, что, с целью увеличения точности и расширения энергетического интервала определения характеристик электронных состояний, повторно измеряют вольт-фарадную характеристику при подаче тестового сигнала с амплитудой, изменяющейся в зависимости от напряжения смещения, . закон изменения которой находят из первично измеренной вольт-фарадной характеристики по формуле зч KT/q и(и) аи 9 где и - амплитуда тестового сигнала; и - напряжение смещения; К - постоянная Больцмана; Т - температура; § q - заряд электрона, Ч - потенциал поверхности полупроводника , и определяют характеристики элекСО QD тронных состояний расчетным путем по повторно измеренной вольт-фарадной характеристике. СЛ оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК це ао

yg 4 Н 01 L 21/66

5 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

U (U) = КТ/q— ау . т QU

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3697731/24-25 (22) 03.02.84 (46) 07.06.86. Бюл. У 21 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (72) И.Б. Гуляев, А.Г. Ждая, А.Н. Пономарев и П.С. Сульженко (53) 621.382 (088.8) (56) Пономарев А.Н. и др . Автоматизированная система для измерения

ВФХ МДП структур на инфранизких час тотах. ПТЭ, 1983, вып. 3, с. 195-198.

Колешко В.М. и др. Контроль в технологии микроэлектроники. Минск:

Наука и техника, 1979, с. 265. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ПОЛУПРОВОДНИК-ДИЭЛЕКТРИК, включающий измерение вольтфарадной характеристики при подаче тестового сигнала постоянной амплитуды и изменении напряжения смещения от инверсии до обогащения пограничной области полупроводника, определение характеристик электронных состояний расчетным путем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения точности и расширения энергетического интервала определения характеристик электронных состояний, повторно измеряют вольт-фарадную характеристику при подаче тестового сигнала с амплитудой, изменяющейся в зависимости от напряжения смещения, закон изменения которой находят из первично измеренной вольт-фарадной характеристики по формуле

И

Ю З где U — амплитуда тестового сигна» ла, U — напряжение смещения, К вЂ” постоянная Больцмана; С

Т вЂ” температура, Ф с — заряд электрона;

Ч вЂ” потенциал поверхности по$ лупроводника, и определяют характеристики элек-, тронных состояний расчетным путем © по повторно измеренной вольт-фарад- Ж ной характеристике.

laeL

1199153

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, в частности к способам оценки свойств границы раздела полупроводник"диэлектрик.

Цель изобретения — увеличение точности и расширение энергетического интервала определения характеристик электронных состояний.

На фиг.1 показана зависимость амплитуды тестового сигнала от напряжения смещения, на фиг.2 — зависимость плотности электронных состояний на границе раздела полупроводник-диэлектрик от величины поверхностного потенциала полупроводника где q — заряд электрона;

К - постоянная Больцмана;

Т вЂ” температура измерений

U — амплитуда тестового сигнала,"

U — напряжение смещения;

И вЂ” плотность электронных состояний на границе раздела полупроводник-диэлектрик;

9 - поверхностный потенциал

S полупроводника .

Пример реализации способа.

Определяют характеристику электронных состояний на границе с раздела полупроводник-диэлектрик в структуре метал-диэлектрик-полупро" водник (МДП) в виде функции плотности электронных состояний в зависимости от величины поверхностного потенциала полупроводника.

)ЩП структуру формируют на кремнии -типа проводимости с удельным . сопротивлением 10 Ом см (концентрация носителей заряда 3,26 10" эл/см ) методами термического окисления (толщина окисла кремния 140 нм),напыаения алюминия, фотолитографии (площадь структуры 0,01 см ). Вольтфарадные характеристики снимают в термостатированном криостате при

302,3 К с использованием автоматизированной системы на базе микроЭВМ

ДЭ-28.

Первично измеряют вольт-фарадную характеристику при подаче тестового сигнала .постоянной амплитуды 26 мВ с частотой сигнала 0,025 Гц при

5 изменении напряжения смещения от инверсии до обогащения пограничных областей полупроводника от +10 до

15 В.

Находят закон изменения амплиту10 ды тестового сигнала из первично измеренной вольтфарадной характеристики по формуле !

5 где для низкочастотных измерений ач;

aU где С вЂ” емкость диэлектрика, найденная при напряжении смещения меньше—

25 10 В

C„, (u) — текущее значение низкочастотной емкости в за" висимости от напряжения смещения.

Подставляя численные экспери30 ментальные значения С„„(0) и С

= 253 пФ, рассчитывают зависимость изображенную на фиг.1.

Повторно измеряют вольт-фарадную характеристику МДП структуры при подаче тестового сигнала с амплитудой, изменяющейся в зависимости от напряжения смещения.

Расчетным путем определяют характеристику электронных состояний на

40 границе раздела полупроводник-диэлектрик в виде функции плотности электронных состояний от величины поверхностного потенциала полупроводника N з = f(+ ) IIo известномУ алгоритму с учетом уточненного, по вторично-измеренной вольт-фарадной характеристике, значения емкости диэлектрика С = 253,8 пФ и текущих значений С„„ (U) (см.фиг.2).

1199153

Nr/êr

ЯУИ э8 t,àå t

Редактор П. Горькова Техред Г.Гербер - Корректор В. сутяга

М Ю»

Закащ 3313/1

Тирах 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Узгород, ул. Проектная,4