Способ определения заряда свободных носителей в каналах инверсии МДП - транзистор Советский патент 1991 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

00

00

1138

Изобретение относится к полупроводниковой технике и можкт быть использовано для определения электронных характеристик границ раздела полупроводник-диэлектрик границ раздела полупроводник-диэлектрик, определения подвижности носителей заряда в инверсионных каналах,

Цель изобретения - расширение класса исследуемых МДП-транзисто- ров и упрощение способа.

На фиг,1 изображена схема измерений по определению заряда; на фиг, 2 и 3 - временные диаграммы.напряжений . между затвором и стоком (истоком) и соответствующих переходных токов при постоянном напряжении на.затворе V и Vg, На фиг.4 - зависимость заряда в инверсионном канале Q от напряжения на затворе транзистора,

На фиг,1 введены обозначения: сток (исток) 1 транзистора, измерительная система 2, металлический зат

вор 3, диэлектрик 4, источник напряжения 5 на затворе..

П р и ,м е р. Способ опробируют,. на длинноканальном кремниевом.транзисторе. Схема включения образца.пот

Далее при отсоединенного стоке меж истоком и затвором прикладывают им 25 пульсы с амплитудой &.V 0,5 В - &Vjvu3,(c, длительностью t 40 не с частотой следования 5 кГц, при снещающих напряжениях V V. - uV -1,76 Б и V V -2,26 В. Воз

казана на фиг,1. Для измерения зави- JQ никающие переходные токи регистри

-1 ( Birh qSNa

Т 1 - g.-- -ej--- .

где - требуемая точность равная

в примере 0,45, F - уровень Ферми; Е - энергия края зоны основных носителей; q - элементарный зарядj h . - толщина диэлектрика, Na ,- концентрация легирующей

примеси в подложке;. диэлектрические проницаемости полупроводника и диэлектрика соответственно.

При этом параметры полупроводника, соответственно имеют значения Na 10 h 3000 А, е 11,7, 6д 3,7,-(F - EJ /q-302 мэВ. Рассчитанное значение 0,53В.

Далее при отсоединенного стоке между истоком и затвором прикладывают им- пульсы с амплитудой &.V 0,5 В - &Vjvu3,(c, длительностью t 40 не с частотой следования 5 кГц, при сне щающих напряжениях V V. - uV -1,76 Б и V V -2,26 В. Возникающие переходные токи регистри

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения электронных характеристик границ раздела полупроводник-диэлектрик, определения подвижности носителей заряда в инверсионных каналах, для контроля качества изготовления полупроводниковых приборов на основе структур металл- диэлектрик-полупроводник. Целью изобретения является расширение класса исследуемых МДП-транзисторов и упрощение способа. Определяют пороговое напряжение V, , время нарастания переходной характеристики tg, определяют величину периодических импульсов ЛУ; . Прикладывают между затвором и стоком постоянные напряжения и импульсы iV; длительностью t. Поочередно путем интегрирования переходных токов определяют заряды свободных носителей в каналах инверсии ВДП-транзисторов. 4 ил. с S9 (Л С

симости тока между истоком и стоком от напряжения на затвор подают напряжение, линейно меняющееся по.времени со скоростью t.5 В/мин. Сигнал с сопротивления Ом, включенног последовательно с транзистором подаю на вход У самописца, а на вход.Х подают, сигнал от источника напряжения. Значение порогового напряжения V -2,26 В получают экстраполяцией линейного участка этой зависимости к оси напряжений. Измеряют переходную характеристику транзистора,.Для этог на за.твор транзистора подают, и импульсы длительностью 70 не с амплитудой 11 В и частотой следования 5 кГц от генератора на фоне постоянного смещения напряжения. Ток между. истоком и стоком регистрируют с по-; мощью осциллографа со стробоскопическим блоком. Время нарастания переходной характеристики определяют визуально по сигналу на экране осциллографа, которое составляет 40 НС, Максимальную амплитуду ,p периодических импульсов определяют по формуле

,, 12 I . 1 - к, с Y

руют при помощи автоматизированной системы на -основе микроЭВМ,

Определяют заряд Q, путем интегрирования переходных токов IXV.) и 5 I(Vc-uV,) (V) dt-Jl( - -bV, ) . Результат определения Q усредняют по ста измерениям для уменьшения случайной ошибки Q 2,24. 10 кл Проводят измерения переходных токов Для ряда .напряжений V; (,3,4,3) на затворе, отличающихся друг от друга на величину амплитуд импульсов bV; bVi 0,5 В, Г,е,Уг V,+ uV, -2,76 В, ., - 3,26 В, Vj+ uVj -3,76 Б,

0

5

V4 + uV -4,26 В,

0

5

Аналогично заряду Q, определяют заряды Q; , т.е. Q 2,21-. 10 Qs- 2,36.10- кл, Q 2,03, , QS. 236.10 кл и получают суммарный за5--,2

ряд Q 11,2.10 кл.

( 1 г

Формула изобретения

Способ определения заряда свободных носителей в каналах инверсии ВДП-тран зисторов, включающий подачу постоянного и импульсного напряжений на затвор, регистрацию неравновесных

токов и их интегрирование, отличающийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых транзисторов и упрощения способа, изме- ряют зависимость тока между истоком и стоком транзистора от напряжения на затворе и определяют пороговое напряжение V экстраполяцией линейного участка этой зависимости до оси напряжений, измеряют переходную характеристику транзистора и определяют время ее нарастания t, прикладывают между затвором и стоком (истоком) периодические импульсы напряжения с амплитудой uVj, и длительностью tg tg, поочередно при напряжениях на затворе - &V, и V V и при помощи интегрирования переходных токов I(), l(V) определяют заряд Q,., jl(v)dt - /I(, )dt, проводят повторные измерения переходных токов при напряжениях на затворе, последовательно увеличивающихся на

величину амплитуды импульсов

У,Щ

Фиг.1

й де i 2,3,4.,.п), я соответствии с условием V; &Vj и олределяют

заряд Q как сумму по всем i, а амплитуда импульсов ft.V; ограничвнэ случай ной ошибкой и не превьш1ает величину

4V

Макс

1 I 87h g5Na

Jl

Г

P EC

q

h Na

,€л -допустимая ошибка определения Q ;

-уровень Ферми;

-энергия края зоны осйовных носителей;

-элементарньй заряд;

-толщина диэлектрика;

-концентрация легирующей примеси в полупроводнике; диэлектрическая проницаемость полупроводника и диэлектрика соответственно.

Фаг.З

Q, f/0

as W 1.5 2JS tS g-V.I ФигЛ