Способ определения заряда свободных носителей в каналах инверсии мдп транзистор

(54) СПБОДНЫХМЦП-ТРА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт радиотехники и электроники АН СССР(56) Налип Р.О., Непг 1 ег М."Ехрегъ- шеп 1 а 1 сошрагзоп оЕ аов 1 с гопВЬп апй На 11 шоЬ 111 гу хп р1 ауегз" 1.Арр 1. Раув. ч.54, В 11, р.р. 649 6496, 1984 еАвторское свидетельство СССР У 11755318, кл, Н О 1 1, 21/66 1983 ОЪ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАРЯДА СВОСИТЕЛЕЙ В КАНАЛАХ ИНВЕРСИЙИСТОРОВ(57) Изобретение относится к полу" проводниковой технике и может быть 1 2166, С 01 К 31/2 использовано для определения электронных характеристик границ разделаполупроводник-диэлектрик, определенияподвижности носителей заряда в инверсионных каналах, для контроля качества изготовления полупроводниковыхприборов на основе структур металлдиэлектрик-полупроводник. Целью изобретения является расширение классаисследуемых МДП-транзисторов и упрощение способа. Определяют пороговоенапряжение 7, время нарастания переходной характеристики г., определяютвеличину периодических импульсов ЬПрикладывают между затвором и стокпостоянные напряжения и импульсы ЬЧ;длительностью г , Поочередно путеминтегрирования йереходных токов определяют заряды.свободных носителейв каналах инверсии ИДП-транзисторов.4 ил.Изобретение относится к полупроводниковой технике и может был ь использовано для определения электронных характеристик границ разделаполу 1 роводник диэлектрек границ раздела полупроводник-диэлектрик, определения подвижности носителей зарядав инверсионных каналах,Цель изобретения - расширениекласса исследуемых МДП-транзисторов и упрощение способа.На фиг.1 изображена схема измерений по определению заряда; на фиг, 2и 3 " временные диаграммы. напряжений .15между затвором и стоком (истоком) исоответствующих переходных токов припостоянном напряжении на затвореЧ и У На Фиг.4 - зависимость зарядав инверсионном каналеот напряжения 20на затворе транзистора,На фиг, введены обозначения;сток (исток) 1 транзистора, измерительная система 2, металлический затвор 3, диэлектрик 4, источник напряжения 5 на затвореП р и м е р, Способ опробируютна длинноканальном кремниевом.транзисторе. Схема включения образца.по-.казана на фиг.1, Для измерения зависимости тока между истоком и стокомат напряжения на затвор подают напряжение, линейно меняющееся по времени со скоростью 15 В/мин. Сигналс сопротивления 1=101 Ом, включенногопоследовательно с транзистором подаютна вход У самописца, а на вход.Х подают. сигнал от источника напряжения.Значение порогового напряжения Ч-2,26 В получают экстраполяцией линейного участка этой зависимости коси напряжений. Измеряют переходнуюхарактеристику транзистораДля этогона затвор транзистора подают и импульсы длительностью 70 нс с амплитудой 11 В и частотой следования455 кГц от генератора на фоне постоян-ного смещения напряжения. Ток между.истоком и стоком регистрируют с по .мощью осциллографа со стробоскопическим блоком. Время нарастания пере-. 50ходной характеристики определяютвизуально по сигналу на экраие ос-,циллографа, которое составляет 40 нс,Максимальную амплитуду У периодических импульсов определяют поформуле2 1. 1 - ЕсЬУ.ии+макс-18%Ь фйа8 биагде- требуемая точность равнаяв примере 0,45,Г - уровень Ферми;Е - энергия края зоны основсных носителей;- элементарный заряд;. - толщина диэлектрика,1 а ; концентрация легирующейпримеси в подложке;.ЕА - диэлектрические проницаемости полупроводника идиэлектрика соответственно, .При этом параметры полупроводника.соответственно имеют значения Ма =10 см ,= 3000 А, Е = 11,7, Гд-33, 7(Р - Е,1 (/1=.302 мэВ. Рассчитанное значение ЬЧ,=0,53 В.Далее при отсоединенном стоке междуистоком и затвором прикладывают импульсы с амплитудой аЧ = 0,5 В -- кЧдлительностью=40 нс счастотой следования 5 кГц, при смещающих напряжениях Ч =Ч - Ч=- -1,76 В и У = У = -2,26 В. Возникающие переходные токи регистрируют при помощи автоматизированнойсистемы на основе микроЭВМ,Определяют заряд Я путем интегрирования переходных токов 1(Ч ) и-ЬЧ )ь . Результат определения ,усредняют по ста измерениям дляуменьшения случайной ошибки ц-22,24; 10 кл, Проводят измеренияпереходных токов для ряда напряженийЧ; (=2,3,4,5) на затворе, отличающихся друг от друга на величину амплитуд импульсов дЧ =6 Ч = 0,5 В,г.е. Ч = Ч, ф Ч = -2,76 В, Ч =У,ьЧ- 3)26 В, Ч =Уз+ 6 Ч = "3,76 В,Ч = Ч + ЬЧ = -4,26 В.Аналогично заряду Я, определяютзаряды Я; , т,е. ( =2,21 10Я.236.10 кл и получают суммарный эа 5- лряд 1 = ХЯ = 11,2.10 кл.Формула изобретенияСпособ определения заряда свободных носителей в каналах инверсии МЦП-транзисторов, включающий подачу постоянного и импульсного напряжений на затвор, регистрацию неравновесных1 О я ошиб опреде опусти ения Я гд и- уровень - энергияносител осНовных ая з ифрный задиэлект- элемент - толщина ядика;ирующейоводнике;проницадника иветствен" ация ле в полуп ическая" концент примеси О эл емостьдиэлекно. олупров ика соо токов и их интегрирование, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых транзисторов и упрощения способа, измеряют зависимость тока между истоком и стоком транзистора от напряжения на затворе и определяют пороговое напряжение Ч экстраполяцией линейСного участка этой зависимости до оси напряжений, измеряют переходную характеристику транзистора и определяют время ее нарастания, прикладывают между затвором и стоком (истоком) периодические импульсы напряжения с амплитудой 6 Ч и длительностью г.С , поочередно при напряжениях на затворе Ч - ЬЧ, и Ч, = Ч и при помощи интегрирования переходных токов 1(Ч-ЬЧ), 1(Ч) определяют заряд Я;, = 1(Ч)д - 1(Ч -ЬЧ, )с 1 Е, проводят повторные измерения переходных токов при напряжениях на затворе, последовательно увеличивающихся на величину амплитуды импульсов ЬЧ; де 1 = 2,3,4 п), в соответствии с условием Ч, = Г+ ьЧ; и определяют заряд Ч как сумму по всем 1, а ампли" туда импульсов ЬЧ; ограничена случай ной ошибкой и не превьшает величину 2 Г-Ес -1ЬЧ,Пономаревйиык Корректор А.Тяско оставител Редактор Т.Шатова Хр каэ НИ иэводственно-полиграфическое предприятие, г.уагород, ул.Проектная,тираж 378 ПИ Государственного по делам иэобретений 35, Москва, Ж, Ра Подписноеомитета СССРи открытийушская наб д.4/5