Способ контроля мдп-транзисторов с индуцированным каналом

 

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано в технологическом цикле изготовления МДП - транзисторов и интегральных схем на их основе. Цель - обеспечение возможности прогнозирования работоспособности МДП - транзистора в условиях гелиевых температур. Согласно способу при комнатной температуре при отсутствии потенциала на электроде подложки измеряют зависимости тока стока I_c от напряжения на электроде стока U_c при различных напряжениях на электроде затвора относительно электрода истока. Трактуют полученные при комнатной температуре зависимости как I_c- U_c зависимости МДП - транзистора в условиях гелиевых температур, и по ним прогнозируют работоспособность МДП - транзисторов при гелиевых температурах. 3 ил.

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано для прогнозирования работы МДП-транзисторов с индуцированным каналом и интегральных схем на их основе при сверхнизких (гелиевых) температурах (вплоть до 4,2 К). Цель изобретения - обеспечение возможности прогнозирования работоспособности МДП-транзистора в условиях гелиевых температур. На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 и фиг. 3 - вольтамперные характеристики (ВАХ) испытуемых МДП-транзисторов при различных напряжениях на электроде затвора МДП-транзистора и при двух температурах 300 и 4,2 К соответственно. Устройство (фиг. 1) содержит испытуемый образец МДП-транзистора 1, электроды 2, 3, 4, 5 стока подложки, истока, затвора соответственно; коммутационное устройство 6 позволяющее реализовать коммутацию испытательных напряжений к электродам испытуемого транзистора, контрольный прибор 7 для наблюдения вольтамперных характеристик, который позволяет с помощью коммутационного устройства 6 подключать испытательные напряжения к электродам МДП-транзистора 1 и на экране (возможна также цифровая индикация) контрольного прибора наблюдать вольтамперные характеристики испытуемого транзистора, а также производить необходимые измерения напряжений и токов. Кривые 8, 9, 10, 11, 12 - ВАХ (зависимость тока стока I_с от напряжения U_с между электродами стока и истока) для случая отсутствия потенциала на электроде подложки при напряжениях на затворе 1, 2, 3, 4, 5 В соответственно. Кривые 13, 14, 15 - ВАХ для случая подачи потенциала на электрод подложки, равного потенциалу на электроде затвора при напряжениях на затворе 3, 4 и 5 В соответственно. Кривые 16, 17, 18, 19, 20 для напряжений на затворе 1, 2, 3, 4, 5 В соответственно при температуре Т = 4,2 К. П р и м е р. Исследуют МДП-транзисторы с каналом п-типа, длиной канала 10 мкм и концентрацией бора в подложке ≈ (2-4)х10¹⁶ см^-3. По схеме, приведенной на фиг. 1, на электроды испытуемого транзистора подают следующие испытательные напряжения: на электрод затвора ступенчатое напряжение со значениями "ступени": 1, 2, 3, 4 и 5 В; на электрод стока синхронно со ступенчатым напряжением на затворе подают пульсирующее напряжение (полуволны синусоиды) со значениями 25 В. На экране осциллографической трубки контрольного прибора 7 регистрируют выходные вольтамперные характеристики испытуемых МДП-транзисторов при комнатной температуре (300 К) для двух случаев: 1-й случай - электрод подложки испытуемого транзистора подключен к тому же потенциалу, что и электрод истока; 2-й случай отличается от 1-го тем, что электрод подложки испытуемого транзистора отключен от источников напряжения. После регистрации ВАХ МДП-транзисторов при Т = 300 К регистрируют ВАХ этих же транзисторов при Т = 4,2 К. Для этого испытуемые МДП-транзисторы поочередно монтировались на специальный шток, с помощью которого погружались в жидкий гелий, находящийся в сосуде Дьюра, и по схеме, приведенной на фиг. 1, проводились испытания при температуре 4,2 К. Испытания при Т = 4,2 К проведены также для двух вышеуказанных случаев. Результаты испытаний в виде типовых выходных ВАХ приведены на фиг. 2 и 3. Подача потенциала на электрод подложки не оказывает влияния на вольтамперные характеристики испытуемого МДП-транзистора при Т = 4,2 К. Из фиг. 2 видно, что кривые 1, 2, 3, 4 и 5, характеризующие МДП-транзистор с концентрацией примеси в подложке ≈ (2-4)х10¹⁶ см^-3 и при отсутствии потенциала на электроде подложки при Т = 300 К, качественно аналогичны кривым 16, 17, 18, 19, 20 соответственно, которые характеризуют этот же МДП-транзистор при Т = 4,2 К. Для этих кривых характерны существенные отклонения от насыщения (рост тока стока) при больших напряжениях стока и появление тока стока, но при напряжениях на затворе, меньших порогового. Наблюдается также корреляция в характере I_c - U_c-зависимостей, измеренных при Т = 300 К при отключенном от источника напряжения электроде подложки и при Т = 4,2 К, для МДП-транзисторов с другой концентрацией примеси в подложке. Таким образом, способ согласно изобретению может использоваться для прогнозирования работоспособности МДП-структур при гелиевых температурах. (56) Зи. С. Физика полупроводниковых приборов. Кн. 1, М. : Мир, 1984, с. 385-413. Зи. С. Физика полупроводниковых приборов. Кн. 2, М. : Мир, 1984, с. 7.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ С ИНДУЦИРОВАННЫМ КАНАЛОМ, включающий измерение зависимостей тока стока i_с от напряжения U_с между электродами стока и истока при различных напряжениях на электроде затвора относительно электрода истока, по виду которых судят о качестве МДП-транзисторов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности прогнозирования работоспособности МДП-транзисторов в условиях гелиевых температур, измеряют указанные зависимости при отсутствии потенциала на электроде подложки и трактуют полученные при комнатной температуре зависимости как I_с - U_с - зависимости МДП-транзистора в условиях гелиевых температур.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3