Электрофизические методы исследования МДП-структур. Бормонтов Е.Н. - 18 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

18
Соотношение (9) имеет ясный физический смысл: скорость изменения
ширины обеднённого слоя при изменении напряжения смещения определяется
концентрацией легирующей примеси на границе этого слоя. Однако
непосредственно измерить зависимость W от V
g
невозможно , поэтому, чтобы
перейти от W к непосредственно измеряемой величине - ёмкости C , найдём
производную от C
-2
по V
g
:
,
212121
00
2
gssiggg
dV
dW
C
W
CdV
d
CCdV
d
CCdV
d
εεεε
=
+=
=
(10)
откуда
.
12
1
2
0
1
=
CdV
d
CdV
dW
gsg
εε
(11)
Подставляя (11) в (9), с учётом площади затвора S окончательно получим:
,
12
)(
1
2
2
0
±=
CdV
d
Sq
WN
g
s
εε
(12)
где знак "минус" характеризует полупроводник n-типа , знак "плюс" -
полупроводник p-типа .
Таким образом, наклон экспериментальной зависимости V
g
= f(C
-2
) при
каждом данном значении неравновесной ВЧ ёмкости C структуры определяется
концентрацией N(W) легирующей примеси на границе обеднённого слоя с
точностью до постоянного множителя . Координата x=W, к которой относится
вычисленная по формуле (12) концентрация примеси , также рассчитывается по
измеренному значению ёмкости структуры:
.
11
0
−=
i
s
CC
SW εε (13)
В ряде случаев соотношение (12) удобно представить в виде
.)(
1
2
0
3
±=
g
s
dV
dC
Sq
C
WN
εε
(14)
2. Ограничения физической модели вольт-фарадного метода
Простейшие рабочие формулы вольт - фарадного метода (12) и (13) требуют
строгого выполнения ВЧ режима измерений и справедливы при выполнении ряда
ограничений, введённых в физическую модель обеднённого слоя полупроводника
для упрощения алгоритма вычислительных операций при обработке
экспериментальных результатов. Несоблюдение на практике режима ВЧ
измерений и ограничений модели Шоттки приводит к систематическим
погрешностям в определении профиля N(x).
       Со о тно ш е ни е (9) и ме е т ясны й ф и зи че ски й смы сл: ско р о сть и зме не ни я
ш и р и ны о б е днённо го сло я пр и и зме не ни и на пр яж е ни я сме щ е ни я о пр е де ляе тся
ко нце нтр а ци е й ле ги р ую щ е й пр и ме си на гр а ни це это го сло я. О дна ко
не по ср е дстве нно и зме р и тьза ви си мо стьW о т Vg не во змо ж но , по это му, что б ы
пе р е йти о т W к не по ср е дстве нно и зме р яе мо й ве ли чи не - ёмко сти C, на йдём
пр о и зво дную о тC -2 по Vg :
                           2 d  1  2 d  1            W 
                        2
              d 1                                                  2 dW
                    =            =                +         =               ,             (10)
             dV g  C     C dV g  C  C dV g  C i ε 0 ε s  ε 0 ε s C dV g
о ткуда
                                      −1                                 −1
                             dW            2  d 1 
                                                                2

                                     =                     .                         (11)
                             dV g    ε 0 ε s C  dV g  C  
     П о дста вляя (11) в (9), с учёто м пло щ а ди за тво р а S о ко нча те льно по лучи м:
                                                                         −1
                                              2         d  1 2 
                             N (W ) = ±                          ,                       (12)
                                         qε 0 ε s S 2  dV g  C  
где зна к "ми нус" х а р а кте р и зуе т по лупр о во дни к n-ти па , зна к "плю с" -
по лупр о во дни к p-ти па .
      Та ки м о б р а зо м, на кло н экспе р и ме нта льно й за ви си мо сти Vg = f(C-2) пр и
ка ж до м да нно м зна че ни и не р а вно ве сно й В Ч ёмко сти C стр уктур ы о пр е де ляе тся
ко нце нтр а ци е й N(W) ле ги р ую щ е й пр и ме си на гр а ни це о б е днённо го сло я с
то чно стью до по сто янно го мно ж и те ля. Ко о р ди на та x=W, к ко то р о й о тно си тся
вы чи сле нна я по ф о р муле (12) ко нце нтр а ци я пр и ме си , та кж е р а ссчи ты ва е тся по
и зме р е нно му зна че ни ю ёмко сти стр уктур ы :
                                                  1       1 
                                   W = ε 0 ε s S  − .                                    (13)
                                                   C     C  i 
      В р яде случа е в со о тно ш е ни е (12) удо б но пр е дста ви тьв ви де
                                                                   −1
                                              C3           dC     
                                N (W ) = ±                         .                          (14)
                                           qε 0 ε s S 2    dV g   
                                                                  


          2. О гран и чен и я ф и зи ческ ой м одел и вол ьт-ф арадн ого м етода
       П р о сте йш и е р а б о чи е ф о р мулы во льт-ф а р а дно го ме то да (12) и (13) тр е б ую т
стр о го го вы по лне ни я В Ч р е ж и ма и зме р е ни й и спр а ве дли вы пр и вы по лне ни и р яда
о гр а ни че ни й, вве дённы х в ф и зи че скую мо де льо б е днённо го сло я по лупр о во дни ка
для упр о щ е ни я а лго р и тма вы чи сли те льны х о пе р а ци й пр и о б р а б о тке
экспе р и ме нта льны х р е зульта то в. Н е со б лю де ни е на пр а кти ке р е ж и ма В Ч
и зме р е ни й и о гр а ни че ни й мо де ли Ш о ттки пр и во ди т к си сте ма ти че ски м
по гр е ш но стям в о пр е де ле ни и пр о ф и ля N(x).



                                                  18