Неразрушающие методы контроля параметров полупроводниковых материалов и структур. Смирнов В.И. - 66 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

66
область, которая действует как добавочный слой диэлектрика. Это приво-
дит к уменьшению полной емкости МДП-структуры. Если при дальней-
шем увеличении обратного напряжения применять для измерения емкости
переменное напряжение низкой частоты, то, пройдя через минимум, пол-
ная дифференциальная емкость структуры резко возрастает, снова при-
ближаясь к величине С
Д
(кривая 1 на рис. 5.6). Если частота измерительно-
го сигнала велика (порядка мегагерц), то зависимость емкости от напряже-
ния описывается кривой 2 на рис. 5.6.
Такое поведение объясняется следующими процессами. При увели-
чении обратного напряжения энергетические зоны изгибаются вверх и у
поверхности при достаточно большом напряжении образуется инверсный
слой (рис. 5.5, в). Инверсный слой образуется
за счет накопления неоснов-
ных носителей заряда вблизи поверхности полупроводника, причем этот
слой отделен от объема полупроводника обедненным слоем. Концентрация
неосновных носителей заряда в инверсном слое возрастает за счет двух
процессов: перемещения неосновных носителей из объема полупроводни-
ка и тепловой генерации носителей заряда с участием поверхностных
уровней на границе полупроводника с
диэлектриком. Изменение емкости,
вызванное этими процессами, зависит от того, успевает ли концентрация
инверсных электронов следовать за изменениями приложенного к структу-
ре переменного напряжения, с помощью которого осуществляется измере-
ние емкости.
При достаточно высоких частотах переменного напряжения процесс
накопления неосновных носителей заряда не успевает за изменением на-
пряжения. Поверхностная емкость при
этом будет определяться изменени-
ем заряда на внутренней границе обедненного слоя, и, поскольку протя-
женность обедненного слоя при наличии инверсного слоя почти не зависит
от приложенного постоянного напряжения, поверхностная емкость дости-
гает минимального значения и не изменяется при дальнейшем увеличении
обратного напряжения. Общая емкость МДП-структуры на высоких часто-
тах также
остается постоянной.
Если частота измерительного сигнала невелика, то неосновные носи-
тели заряда успевают следовать за полем, что дает соответствующий вклад
в дифференциальную емкость. Величина этой емкости значительно пре-
вышает емкость диэлектрика, поэтому, как следует из (5.12), общая ем-
кость стремится к емкости диэлектрика С
Д
. Таким образом, зависимость
этой составляющей емкости от частоты измерительного сигнала во многом
аналогична зависимости диффузионной емкости
p-n перехода.
Как уже отмечалось ранее, по измеренной вольт-фарадной характе-
ристике можно определить концентрацию примесных атомов и контакт-
ную разность потенциалов для
p-n переходов, барьеров Шоттки или МДП-
структур. Если, например, на границе раздела полупроводника с диэлек-

Страницы