Тестовая мдп структура

(19) 01)а) 4 Н 01 1, 29/76 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ./Под ред.1976,ющий электрод, слой диэлектрика и полупроводниковый кристалл, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюопределения полного заряда в слоедиэлектрика, между слоем диэлектрика и управляющим электродом структура содержит слаболегированный слойполупроводника с концентрацией примеси 5. 10 см и толщиной й, удовлетворяющей соотношению:30 35 грика кристалла чм Со Чсвф Изобретение относится к областиполупроводниковой электроники и может быть использовано в технологи-ческом цикле изготовления интегральных схем (ИС) в качестве тестовойструктуры для контроля полного заряда в диэлектрике, а также для оценки его стабильности, центра тяжестиполного заряда и величин зарядов, локализованных вблизи обеих границраздела диэлектрика.Как известно, в диэлектрике,расположенном на поверхности полупроводника, существует встроенный заряд,величина, локализация в слое диэлектрика и полярность которого зависитот материала полупроводниковой подложки и слоя диэлектрика, а также отусловий их обработки и способаФормирования слоя диэлектрика.В случае наиболее распространенных в настоящее время систем Б-Бх 02этот заряд, как правило, имеет положительную полярность. Встроенный заряд оказывает принципиальное влияниена электрические характеристики элементов ИСПодвижные заряды, наиболеечасто локализованные вблизи границыраздела диэлектрик - металл, являются одной из причин нестабильности1 электрических характеристик полупроводниковых приборов и ИС на их основе,Наиболее близким к описываемомуизобретению по технической сущности и достигаемому результату является МДП-структура, включающая высокопроводящий управляющий электрод, слойдиэлектрика и полупроводниковый, кристалл.Недостатком данной 1 ЯП-структурыявляется то, что она не позволяетопределить полный заряд в диэлектрике и заряд, локализованный вблизивнешней границы раздела диэлектрика,миграция которого под воздействиемвнешнего электрического поля в большинстве случаев определяет стабильность МДП-структур и тех полупроводниковых изделий, в состав которыхона входит.1Цель изобретения - определениеполного заряда в слое диэлектрика.Цель достигается тем, что МДПструктура, включающая высокопроводящий управляющий электрод, слой диэлектрика и полупроводниковый кристалл, содержит между слоем диэлектрика и управляющим электродом слаболегированный слой полупроводника сконцентрацией примеси Ч с 5 10 см фи толщиной Й удовлетворяющей соотношению: с 1 = (1 - 10) 1 где 13дебаевская длина в слаболегированномслое полупроводника.Сущность изобретения поясняетсячертежом, где изображены эксперимен тальные вольтфарадные характеристикиМДП-структуры известной конструкции(кривая 2 соответствует ввецению прослойки слаболегированного поликрис таллического кремния р-птипа, а кривая 3 - и-типа). Введение слоя слаболегированного полупроводника приводит к изменению вида вольтфарадныххарактеристик МДП-структуры и позво ляет из анализа таких видоизмененныхфольтфарадных характеристик определить полный заряд в диэлектрике и заряды вблизи границ раздела диэлектрика, Изображенные на чертеже вольтфа радные характеристики нормированы кемкости окисного слоя (диэлектрика) С,Полный заряд О, в диэлектрике Заряд в диэлектрике вблизи границы полупроводниковый кристалл-ди- электрик где Ч - потенциал плоских зон полуапроводникового кристалла. Заряд вблизи внешней границы диэлекгде Ч - потенциал плоских зон вве 45 денного полупроводникового слоя.Появление дополнительного участканелинейного изменения емкости ЬЩП- структуры определяется емкостью при поверхностного слоя пространственногозаряда введенного полупроводникового слоя. Толщина этой области равна дебаевской длине экранирования и именно с этим обстоятельством связано ог раничение на минимальную толщину введенного полупроводникового слоя, Максимальная толщина введенного полупроаоцникового слоя не должна превышатьЦентртяжесЧо эл 3 После термополевой обработкиЗОВ, - Б 1 30 мин Ом элИспользованиенапыления и Тип МДП-системы эл.3 ссм 2 ти,Я,мкм см 2 эл 3 см 2 эл 3 см вжигания А 1,после чего А 1был удален тра- влением я1 10110 Б 1-Б 10к и1 10 12 10 Р + Б 1 кБ 1-Б 10-р-Б 1ь,к 0,510 -0,5 10 2,00 0,051,510 0,5104,0 10 11 10 15.10 0,14 7 10 -7.ф 10Р + Б 1.кТолщина Дебаевской длины экранисования Х = 0,8 мкм Подписное ВНИИПИ Заказ 5843/3 Тираж 643 Произв,-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул; Проектная, 4 3 884508 45-10 дебаевских длин. В случае более ся процесс осаждения слоя высоколетолстых полупроводниковых слоев воз- гированного поликристаллическогоможно нежелательное увеличение соп- кремния, такого же как и у контрольротивления МДП-структуры по перемен- ных образцов,В целях более четкой проверки возПример выполнения, Для изготовле- можностей предлагаемой ЮП-структурыния тестовой МДП-структуры использо- типа Б 1-Б 10-р-Б к -р-Б и кУвались системы типа Б 1-Б 10, полу-образцов в окисел подзатворной комченные термическим окислением моно- позиции был введен дополнительнныйкристаллического электронного кремния 1 О заряд посредством продольного дрейКЭФс ориентацией поверхности и фа из периферийных областей, в кокристаллографической плоскости (111) торых высокая плотность заряда в див атмосфере сухого кислорода с до- электрике достигалась напылениембавлением газообразного НС 1. Толщина слоя алюминия А 1 терморезистивнымокисла - 2000 А. 15 метоДом, его вжиганием и последующимПосле окисления на часть образцов стравливанием,был нанесен газофазным методом Из данных приведенных в таблице,(800 С, Б 1 НТ, ВВг , Н ) слой (-0,5 мкм) видно, что использование предлагаемойвысоколегированного (510 см ) конструкции МДП-структуры позволилобором поликристаллического кремния 20 определить полный заряд в окислер -Б 1 (контрольные образцы). У. (диэлектрике), Я заряда вблизи градругой части образцов перед осавде- ниц раздела Яз и Я и центр тяжестинием р -Б 1 проводилось в том же. к заряда О что позволяет оценитьреакторе осажденйе поликристалличес- электростабильность этих зарядов икого кремния Б 1 без специального 2 в конечном результате повысить про.клегирования НВг , Содержание бора в цент выхода годных, стабильность иэтом слое толщиной 1-1,2 мкм 5 надежность полупроводниковых при610 см . После этого осуществляет- . боров.