Способ определения характеристик электронных состояний на границе раздела полупроводник-диэлектрик Советский патент 1986 года по МПК H01L21/66 

f Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, в частности к способам оценки свойст границы раздела полупроводник-диэлектрик . Цель изобретения - увеличение точности и расширение энергетического интервала определения характеристик электронных состояний. На фиг.1 показана зависимость амплитуды тестового сигнала от нап жения смещения на фиг.2 - зависимость плотности электронных состоя ний на границе раздела полупроводник-диэлектрик от величины поверхностного потенциала полупроводника где q - заряд электрона; К - постоянная Больцмана; Т - температура измерений; и - амплитуда тестового сиги - напряжение смещения; N - плотность электронных состояний на границе раздела полупроводник-ди электрик; Ч - поверхностный потенциал полупроводника . Пример реализации способа. Определяют характеристику электронных состояний на границе с раздела полупроводник-диэлектрик в структуре метал-диэлектрик-полупроводник (ЦЦП) в виде функции плотности электронных состояний в зависимости от величины поверхностного потенциала полупроводника. МДП структуру формируют на кремнии h-типа проводимости с удельным сопротивлением 10 Ом-см (кониентра ция носителей заряда 3,26-10 эл/см методами термического окисления (толщина окисла кремйия 140 нм),на пыления алн миния, фотолитографии (площадь структуры 0,01 см). Воль фарадные характеристики снимают в термостатированном криостате при Зб2,3 К с использованием автоматиз рованной системы на базе микроЭВМ ,ДЗ-28. 32 Первично измеряют вольт-фарадную характеристику при подаче тестового сигнала постоянной амплитуды 26 мВ с частотой сигнала 0,025 Гц при изменении напряжения смещения от инверсии до обогащения пограничных областей полупроводника от +10 до 15В, Находят закон изменения амплитуды тестового сигнала из первично измеренной вольтфарадной характеристики по формуле кт/, , где для низкочастотных измерений % Са . dU С - С„; (U) - емкость диэлектрика, найденная при напряжении смещения меньше 10 в; нч и) - текущее значение низкочастотной емкости в зависимости от напряжения смещения, Подставлйя численные экспериментальные значения С, (U) и Cj 253 пФ, рассчитывают зависимость изображенную на фиг.1. Повторно измеряют вольт-фарадную характеристику МДП структуры при подаче тестового сигнала с амплитудой, изменяющейся в зависимости от напряжения смещения. Расчетным путем определяют характеристику электронных состояний на границе раздела полупроводник-диэлектрик в виде функции плотности электронных состояний от величины поверхностного потенциала полупроводника N fC) по известному алгоритму с учетом уточненного, по вторично-измеренной вольт-фарадной характеристике, значения емкости диэлектрика Сд 253,8 пФ и текущих значений С (U) (см.фиг.2).

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ПОЛУПРОВОДНИК-ДИЭЛЕКТРИК, включающий измерение вольтфарадной характеристики при подаче тестового сигнала постоянной амплитуды и изменении напряжения смещения от инверсии до обогащения пограничной области полупроводника, определение характеристик электронных состояний расчетным путем, отличающийс я тем, что, с целью увеличения точности и расширения энергетического интервала определения характеристик электронных состояний, повторно измеряют вольт-фарадную характеристику при подаче тестового сигнала с амплитудой, изменяющейся в зависимости от напряжения смещения, . закон изменения которой находят из первично измеренной вольт-фарадной характеристики по формуле зч KT/q и(и) аи 9 где и - амплитуда тестового сигнала; и - напряжение смещения; К - постоянная Больцмана; Т - температура; § q - заряд электрона, Ч - потенциал поверхности полупроводника, и определяют характеристики элекСО QD тронных состояний расчетным путем по повторно измеренной вольт-фарадной характеристике. СЛ оо