Способ определения электрофизических характеристик проводящих каналов на ганице раздела полупроводник- диэлектрик

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения зависимости холловской подвижности носителей заряда проводящем канале от концентрации заполненных пограничных электронных состояний (ЭС), локализованных вблизи границы раздела полупроводник-диэлектрик. Цель изобретения - увеличение числа определяемых параметров путем обгспечения определения зависимости подвижности носителей заряда от концентрации заполненных ЭС на границе раздела диэлектрик-полупрородник. Исследуемую ВДП-структуру помещают в магнитное поле, ориентированное перпендикулярно плоскости структуры, подают напряжение между ToKonhibni контактами к пpoвoдящe ry каналу и устанавливают потенциал и„ на затворе структуры . Измеряют ЭДС Холла )„ , падение напряжения U в канале между потенциальными контактами к каналу и силу тока в канале в течение вгемени существопания неравновесного зап лие-- ния ЭС в канале. Изменяют концентрацию N, заполненных ЭС, локализованных вблизи границы раздела, например, полевой инжскцней тюсителей заряда, повторяют измерения U и I и изменяют величину потенциала на затворе таким образом, чтобы при изменении N обеспечить выполнение условия постоянства коэффициента Холла. Измеряют приращение потенциала на затворе лUa, величины I и Uj и повторяют данные операции при других значениях NJ. и вычисляют зависимость ) используя связь мелдцу и Ua и приращеиием концентрации заполне11)ы.ч ЭС.1 нл. с te сл СП о оо сх

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 01 1. 21/66

Зйм06ММ

1(1 Ц,0- --: И

i Б:- 1Ь51 .<) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ AEHT СССР (46) 30.04. 91. Б1 л. И- 16 (21) 4329563/25 (22) 20 ° 11.87 (7 1) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) М.А.Байрамов, А.С.Веденеев и А.Г.Ждан (53) 62 1.382 (088.8) (56) Бугаев В.И. и др. Автоматизированная установка для измерения электропроводности и постоянной Холла. — Электронная техника, 1985, сер. 8, вып. 3, с. 30-32.

Добровольский В.Н., Литовченко В.Г. Перенос электронов и дырок у поверхности полупроводников. Киев, "Наукова думка", 1985, с. 53-54. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОВОДЯЩИХ КАНАЛОВ HA ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ПОЛУПРОВОДНИК-ДИЭЛЕКТРИК (57) Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения зависимости холловской подвижности носителей заряда р„ в проводящем канале от концентрации заполненных пограничных электронных состояний (ЭС), локализованных вблизи границы раздела полупроводник-диэлектрик. Цель изобретения — увеличение числа опреИзобретение относится к полупроводниковой технике и может быть Использовано для определения зависимости холловской подвижности носителей заряда в проводящем канале от

„„SU„„150 138 А1 деляемых параметров путем обеспечения определения зависимости подвижности носителей заряда от концентрации заполненных ЭС на границе раздела диэлектрик-полупроводник. Исследуемую 11ДП-структуру помещают в магнитное иоле, ориентированное перпендикулярно плоскости структуры, подают напряжение между токовым контактамн к проводящему каналу и устанавливают потенциал U на затворе структуры. Измеряют ЭДС Холла U падение напряжения Ц в канале металлу потенG циальными контактами к каналу и силу тока в канале в течение времени существования неравновеснсгr> зал лнения ЭС в канале. Изменяют концентрацию Y, заполненных ЭС, локализованных вблизи границы раздела, например, полевой инфекцией носителей заряда, повторяют измерения о„ и I и изменя— ют величину потенциала на затворе таким образом, чтсбы при изменении N обеспечить выполнение условия постоянства коэффициента Холла. Измеряют приращение потенциала на затворе

b Ug, величины Т. и 11 и гговторяют дайные операции при других значениях

N и вычисляют зависимость i„(N ), используя связь между д U н приращением концентрации загголненнчх С.1 нл. концентрации эалолненнлгх пограничных электронных состояний (ЭС), локализованных вблизи границы раздела полупроводник-диэлектрик.

3 150713

Цель изобретения — увеличение числа определяемых параметров путем обеспечения определения зависимости подвижности носителей заряда от концентрации заполненных электронных состояний на границе раздела диэлектрик-полупроводник °

На чертеже приведена зависимость холловской подвижности носителей за- 10 ряда р „от приращения Д N < концентрации заполненных электронных состояний, локализованных вблизи границы раздела.

Пример. Измерения проводят, 15 используя холловский ИДП-транзистор, изготовленный на кремнии р-типа проводимости. Толщина термического окисла кремния SiO 1800 А. МДП-транэистор имеет инверсионный канал с и-ти- 20 пом проводимости.

Для определения зависимости холловской подвижности р „ носителей заряда в проводящем канале исследуемого ИДП-транзистора от концентрации 25 заполненных пограни чных электронных состояний N<, локалиэованных вблизи границы раздела полупроводник-диэлектрик, осуществляют,".ледующую совокупность операций. 30

1. Раэмещают ИДП-транзистор в магнитном поле, ориентированном перпендикулярно плоскости структуры транзистора.

2. Подают напряжение U на токовые контакты МДП-транзистора.

3. Задают начальное значение потенциала U> на затворе транзистора.

4. В течение времени t, ограниченного условием 7 „ct ((° 5, где 40

7» — время релаксации свободного заряда в канале, — характерное время перезарядки ЭС, измеряют силу тока I в проводящем канале, U > - падение напряжения между потенциальными 45 контактами к каналу и ЭДС Холла U„, По измеренным величинам рассчитывают коэффициент Холла R и электропроводИ ность проводящего канала МДП-транэистора .

U I С

R, = —, — (1)

b где 4 — электролроводность канала

 — величина магнитной индукции с 55 — отношение расстояния с межЬ ду потенциальными контактами к ширине Ь проводящего канала.

С

4N = ДБ° электрическая емкость единичной площади диэлектрика; заряд электрона. где С, Используемая при измерениях экспериментальная установка обеспечивает воэможности автоматического измерения К „ и программного изменения

0, что необходимо для реализации условия R „ const.

Неравновесное заполнение ЭС создают следующим образом.

На затвор подают напряжение +30 В, отвечающее глубокой инверсии. В этом режиме ЭС заполнены. Затем напряжение на затворе скачком изменяют до некоторого начального значения U ч О.

В этом рекиме ЭС медленно (с характерным временем i = 1000 с) переэаS ряжаются за счет тепловой ионизации.

Характерное время установления равновесия в канале gg"-10 с, время

2 измерений К „ t = 100 с. Таким образом условие i„(t (а L. реализуется.

При измерениях 0 изменяют таким образом, чтобы в процессе релаксаций

Е„ было постоянным. Синхронно измеряют значения DU и .

4

Вычисленное значение R „при начальном значении потенциала на затворе Б обозначают как К .

5. Изменяют концентрацию Н заполненных электронных состояний посредством полевой, термополевой инжекцни или фотоинжекции носителей заряда на ЭС или опустошение ЭС по укаэанным механизмам.

6. В течение времени „(t (° С измеряют 1 и U» и вычисляют новое значение Е „.

7. Изменяют U на величину g U таким образом, чтобы обеспечить выполнение условия К, К

8. Измеряют приращение потенциала на затворе JUL

9. Синхронно с ДН измеряют эначе ния I u U . Вычисляют величину по формуле (1) .

10. Повторяют операции 5-9.

11. Вычисляют зависимость р» oò

6Б . Величину р» рассчитывают по формуле р ц = 6 R Величину приращения концентрации заполненных ЭС

ДИ рассчитывают по формуле

8 6 ронньпс состояний на границе раздела диэлектрик-полупроводник, измерения

U I u У,с выполняют в течение вре1с Ф мени С, выбранного из условия g„(t (( ((i изменяют концентрацию N за5 Ф полненных электронньас сос гояний, локализованных вблизи границь1 pr эдела, повторяют измерения U u I изменяют величину потенциала на затворе структуры на величину dU таким об9 разом, чтобы при изменении Н обеспечить выполнение условия R„ сопяТ. измеряют величины дУ„, I и U>, много15 кратно изменяют величину концентра. ции заполненных электронных состояний, каждый раэ повторяя измер"ния величин ДУ, I и U, и вычисляют зависимость хопловской подвижности носителей заряда р„от изменения 3N< концентрации заполненных электронных состояний, где

5 150713

На чертеяе приведен график зависимости „(dNy) т.е. 1п p„ линейно изменяется с yN<.

Таким образом, в данной структуре подвижность обусловлена наличием на

5 границе раздела случайного поля, для которого энергетический масштаб флуктуаций потенциала пропорционален

N . Соответственно в данных условиях величина р существенным образом м определяется наличием на границе раздела заряженных электронных состояний.

Ф о р и у л а

U к анала R = — к  — магнитная иидукl4 IB °

30 ция dN = — d V> G — емкость диЭъ о электрика, нормированная на единичную площадь, q - заряд электрона, С вЂ” время релаксации свободного sa"к ряда в канале, -характерное время перезарядки локализованных электпонных состояний. изобретения

Способ определения электрофизических характеристик проводящих каналов на границе раздела полупроводникдиэлектрик, включающий размещение исследуемой структуры в магнитном поле, ориентированном перпендикулярно плоскости структуры, подачу напряаения мезсду токовыми контактами к проводящему каналу, задание потенциала U на затворе структуры, измерения Э С Холла U„ силы тока 1 в проводящем канале, падения напряясения U > в канале меясду потенциальными контактами к каналу и вычисление коэффициента Холла Rö и электропроводности канала 4 о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения числа определяемых параметров путем обеспечения определения зависимости подвижности носителей заряда от концентрации заполненных электРн к

I c

6 — — — электропроводность

UZ Ь канала, с — расстояние между потенциальными контактами, Ь вЂ” ыирина

1507138

Раi, Clf

Составитель И.Петрович

Редактор Н.Суханова Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Заказ 2145 Тираж 378 Подписное

ВНЗЯПИ Государственного конмтвта но изобретениям и открытивн ври ГКНТ СССР

113035, Москва, М-35, Рауаскап иаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент" ° г. Уагород, ул. Гагарина, И!