Способ определения концентрации свободных носителей заряда в каналах инверсии мдп-транзисторов

(19 51)5 Н 0121/6 ЗО ЕН К РС КОМУ ДЕТЕЛЬСТ пта На) Ткан ( ( Т ( ( Тпс ядки состояний, лое раздела полупрогде тес калиэов водниктка ряда в иИз С 1 вч, С 2 же значРас ных нос- время перезаранных на границдиэлектрик;- время релакснверсионном камеряют высокочвч при помощи иениях Оьсчитывают коителей заряда ции свободногонале.астотные ериборов 7,8 мкости при тех ентрацию своо формуле нц зо ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Р.О. На 1 п, М. Непа)ег. Ехрег)щесоараг)зоп о 1 атот)с гоо 9)1 пезз ап(п 1 оЫту )и р - Я )пчегзоп )ауегз.,). Арр),Р)1 уз., 1984, ч,54, К. 11, р.6492-6496.С.О, Яои. ет а, Спапце ассцтц)атопапд воЬ) )ту )и 1)1)п б)еессг)с МОЯтгапз)зтогз. Яо.-51. Е)естгоп, 1982.ч.25, й. 1 - 3, рр.422 - 455,Изобретение относится к полупровод- никовой технике и может быть использовано для определения электронных характеристик границ раздела полупроводник-диэлектрик, например, определения подвижности носителей заряда в инверсионных каналах, для контроля качества изготовления полупроводниковых приборов на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП-приборов).Цель изобретения - расширение диапазона определяемых концентраций.Для осуществления способа используют схему, изображенную на чертеже, на которой 1 - затвор транзистора; 2,3 - исток и сток, 4 - контакт к подложке; 5,6 - измерители назикочастотных емкостных токов; 7,8 - измерители высокочастотных емкостных токов; 9 - источник постоянного смещения;10 - источник тестирующих сигналов.Способ осущест вляют следующим обра(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СВОБОДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В КАНАЛАХ ИН В ЕРСИИ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ(57) Сущность изобретения; измеряют низкочастотную вольтфарадную характеристику в цепи между затвором и истоком-стоком при потенциале подложки, равном потенциалу истока-стока. Измеряют низкочастотную вольтфарадную характеристику в цепи между затвором и подложкой при тех же условиях, Изменяют высокочастотные вольтфарадные характеристики в цепи исток-сток и в цепи подложки. По измеренным характеристиках рассчитывают концентрацию свободных носителей заряда. 1 табл 1 ил. ИзмеРЯют низкочастотные емкости С 1 нч и Сгнч при помощи приборов 5,6 при ряде напряжений на затворе Оь 0:К, таких.ЧтО С 1 нч (Оо) = О, Ок ОПрЕдЕЛяЕтСя ВЕрХНЕИ - Ъ границей интересующего нас диапазона из- ОС менения напряжений на затворе. Подают на затвор периодические сигналы (твч) с фронтом нарастания т, удовлетворяющим усло- уи (Ок) = ), С 1 вч (О), (Ц - О - 1),1 СЯ 1- С,ч Огде Снч - С 1 нч+ Сгнч, Свч = С 1 вч + С 2 вч. Со - 5 емкость диэлектрика;3 - площадь диэлектрика;р - элементный заряд.П р и м е р реализации, Объектом является и-канальный МОП-транзистор с площадью затвора я -21,9 10 з см 2, Величины С 1 нч, С 2 нч определялись по емкостному току при подаче на затвор медленно меняющегося напряжения, представляющего собой синусоидальный сигнал с частотой 1 Гц, Для ОПРЕДЕЛЕНИЯ С 1 вч, С 2 вч На ЗатВОр ТРаНЗИСТО- ра подавалось на фоне постоянного смещения быстро меняющееся напряжение, представляющее собой периодические импульсы с фронтами около 2 нс, амплитудой 0,025 В и длительностью 100 нс. Возникающий после их окончания переходной ток имел явно выделенную быструю часть длительностью около 3 нс, Этот ток, усиленный широкополосным усилителем УЗ-ЗЗ, регист рировался при помощи цифрового стробоскопического осциллографа, и при помощи интегрирования его быстрой части опреде- ЛяЛИСЬ ЕМКОСТИ С 1 вч, СгвчРезультаты измерений и расчетов све дены в таблице.В качестве Со взято значение Свч = 9,20 пФ при напряжении на затворе О = 8 В.Формула изобретенияСпособ определения концентрации свободных носителей заряда в каналах инверсии МДП-транзисторов, включающий измерение зависимостей низкочастотной ЕМКОСТИ С 1 нч В ЦЕПИ МЕЖДУ ЗатВОРОМ И ИСТО- ком-стоком и низкочастотной емкости С 2 нч в цепи между затвором и подложкой от напряжения на затворе при условии равенства потенциала подложки и потенциала истока- стока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона определяемых концентраций, дополнительно подают на затвор периодические сигналы с фронтом нарастания т, удовлетворяющим условию:Ткан ( (Т С (Tпс,где тпс- время перезарядки состояний, локализованных на границе раздела полупроводник-диэлектрик;тквн - время релаксации свободного заряда в инверсионном канале,измеряют зависимости высокочастотной ЕМКОСТИ С 1 вч В ЦЕПИ МЕжду ЗатВОрОМ И ИСТО- ком-стоком и высокочастотной емкости С 2 вч в цепи между затвором и подложкой от напряжения на затворе, а концентрацию свободных носителей заряда в канале инверсии рассчитывают по формуле;и (Ок)с 1 вч (О) с О (Ц О 1) 1 СО - снч ОГДЕ Снч = С 1 нч + С 2 нч Свч = С 1 вч + С 2 вчСо - геометрическая емкость диэлектрика МДП-структуры;Я - площадь диэлектрика;р - заряд электронаО - напряжение на затворе, изменяющееся в диапазоне Оо 5 О Ок, где С 1 нч (Оо) = =О, а Ок определяется верхней границей рабочего диапазона напряжений,1835567 оставитель А,ШаФран ехред М,Моргентал еда кторректор И.Шмакова каз 2983 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1