Электрофизические методы исследования МДП-структур. Часть 2. Бормонтов Е.Н. - 15 стр.

UptoLike

Составители: 

15
Очевидно, что полное изменение напряжения плоских зон
V
FB
, равно сумме (39) и (40):
. (41)
Из (41) легко выражается величина Q
SS
(T):
. (42)
Таким образом , измерив температурную зависимость напряжения
плоских зон МДП-структуры , мы построим зависимость захваченного на
ПС заряда от температуры . Поскольку каждому значению температуры Т
соответствует определенное положение уровня Ферми на поверхности
полупроводника (совпадающее в данном случае с объёмным), мы
получаем кривую захваченного заряда Q
SS
(E
F
), графическое
дифференцирование которой даёт энергетическое распределение ПС в
некотором интервале энергий .
Метод температурной зависимости напряжения плоских зон даёт
возможность исследовать энергетический спектр ПС ближе к краям
разрешенных зон (проводимости - для полупроводника n-типа, валентной -
для полупроводника р- типа), чем дифференциальный или интегральный
методы . Неудобство метода состоит в том , что нужно предварительно
рассчитывать зависимость E
F
(T) в полупроводнике и зависимость C
FB
(T)
для идеальной МДП-структуры . При измерениях необходимо
поддерживать режим плоских зон, следя за изменением ёмкости МДП-
струкгуры с температурой и прилагая к затвору такое дополнительное
напряжение V
FB
(T), чтобы ёмкость структуры стала равной С
FB
(T).
Практическая часть
1. Описание автоматизированной установки
Измерительно - вычислительный комплекс (ИВК) предназначен для
исследования электрофизических параметров МДП-структур методом
равновесных ВЧ ВФХ. ИВК позволяет производить измерение вольт-
фарадных характеристик, их обработку с хранением получаемой
информации, вывод результатов на печать или на дисплей ЭВМ .
В процессе обработки могут быть получены следующие параметры
исследуемой МДП-структуры :
а) толщина подзатворного диэлектрика;
б) тип проводимости полупроводниковой подложки;
в) концентрация легирующей примеси;
г) обьемный потенциал ;
д) контактная разность потенциалов;
[]
i
SS
0FF
SS
FB
0
FBFB
C
)T(Q
)T(E)T(E
q
1
VV)T(V
∆∆ =+=
[]
−= )T(E)T(E
q
1
)T(VC)T(Q
0FFFBiSS
∆∆
                                     15
      О чевидно,    что        полное изменение напря ж ения плоских зон
VFB, равно сумме(39) и (40):

     ∆VFB ( T ) = ∆VFB
                    0
                       + ∆VFB
                           SS
                              =
                                  1
                                    [EF ( T ) − EF ( T0 )] − ∆QSS ( T )   .   (41)
                                  q                            Ci

И з(41) легко вы раж ается величина∆QSS (T):
                                                              
        ∆QSS ( T ) = −Ci ∆VFB ( T ) − [E F ( T ) − E F ( T0 )] .
                                      1
                                                                           (42)
                                     q                        
      Т аким об разом, измерив температурную зависимость напря ж ения
плоских зон М Д П -структуры , мы построим зависимость захваченного на
П С заря да от температуры . П оскольку каж дому значению температуры Т
соответствует определенное полож ение уровня Ф ерми на поверхности
полупроводника (совпадаю щ ее в данном случае с об ъ ёмны м), мы
получаем кривую           захваченного заря да ∆QSS(EF),           граф ическое
диф ф еренцирование которой даёт энергетическое распределение П С в
некотором интервалеэнергий.
      М етод температурной зависимости напря ж ения плоских зон даёт
возмож ность исследовать энергетический спектр П С б лиж е к края м
разреш енны х зон (проводимости - для полупроводникаn-типа, валентной -
для полупроводника р-типа), чем диф ф еренциальны й или интегральны й
методы . Н еудоб ство метода состоит в том, что нуж но предварительно
рассчиты вать зависимость EF (T) в полупроводнике и зависимость CFB(T)
для    идеальной М Д П -структуры . П ри измерения х необ ходимо
поддерж ивать реж им плоских зон, следя за изменением ёмкости М Д П -
струкгуры с температурой и прилагая к затвору такое дополнительное
напря ж ение∆VFB(T), чтоб ы ёмкость структуры сталаравной СFB(T).

                           П рактическая часть

              1. О п исан иеавтоматизирован н ой устан овки

       И змерительно-вы числительны й комплекс (И В К ) предназначен для
исследования электроф изических параметров М Д П -структур методом
равновесны х В Ч В Ф Х. И В К позволя ет производить измерение вольт-
ф арадны х характеристик, их об раб отку с хранением получаемой
инф ормации, вы вод результатов напечать или на дисплей Э В М .
       В процессеоб раб отки могут б ы ть получены следую щ ие параметры
исследуемой М Д П -структуры :
   а) толщ инаподзатворного диэлектрика;
   б ) тип проводимости полупроводниковой подлож ки;
   в) концентрация легирую щ ей примеси;
   г) об ьемны й потенциал;
   д) контактная разность потенциалов;