Способ определения распределения объемного заряда в структуре диэлектрик-полупроводник Советский патент 1988 года по МПК G01R29/12 

л.

Фиг.1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения распределения объемного заряда в диэлектрическом слое структуры диэлектрик - полупроводник ,

Цель изобретения - увеличение точности измерения.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройстваs- реализующего способ определения распределения объемного заряда в структуре; на фиг, 2 - энергетическая диаграмма системы полз проводник дизлектрик воздух - измерительньй электрод

Устройство реализующее способ определения распределения объемного заряда в структуре диэлектрик полупро

Объемный заряд Q/a), образовавшийся в диэлектрическом слое толщиной а, связан с компенсационным методом

измеренным напряжением (потенциалом) при заданных толщинах диэлектрического слоя (плотность заряда на внещней поверхности диэлектрического слоя из- за его незначительной, величины не учитывается) следующим выражением:

и(х)и,- (x)dx. (3)

я о

При окислении полупроводника получают разные величины U(a), т.е. из- меряют напряжение U(af) при разных толщинах диэлектрического слоя и, продифференцировав выражение (3) (U считаем постоянной величиной), получают;

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - увеличение точности измерения. Устр-во, реализующее данный способ, содержит исследуемый полупроводник (ПП) 1, одна сторона которого заземлена, а другая покрыта диэлектрическим слоем 2, толщина которого меняется от нуля до заданной величины в процессе производства, а также измерительный электрод 3, расположенный вблизи поверхности ПП 1 и соединенный с измерителем 4 потенциала. Сущность данного способа заключается в измерении потенциала поля заряда диэлектрического слоя 2 для различньк его толщин. Для увеличения точности измерения по данному способу вначале измеряют потенциал поля заряда чистой поверхности ПП 1, а затем по заданной ф-ле рассчитывают распределение объемного заряда. 2 ил. (Л

водник, содержит исследуемый полупроводник 1э одна сторона которого заземлена диэлектрический слой 2 которым покрыта противоположная сторона полупроводника и толщина которого меняет- ся от нуля до заданной величины в процессе производства измерительный электрод Зэ расположенный вблизи поверхности полупроводника (диэлектрика) и измеритель 4 потенциала, соединенный с измерительным электродом

Способ определения: распределения объемного заряда в структуре диэлектрик - полупроводник заключается в следующем

Бесконтактным компенсационным ме- ,тодом (фиг. 1) измеряют потенциал возникающий между поверхностью полупроводника 1 5 еще непокрытого диэлектрическим слоем, и измерительным электродом 3, термодинамическая работа выхода Е которого известна. Далее определяют абсолютный изгиб приповерхностных зон (f полупроводника 1 (фиг. 2) по выражению

и

0 S

1

,-(.Е -ЛЕ-EJ-UO

а

q -- о -(j. - первую компоненту

(1)

заряда Ч.

Q(0)2/3qn Д- () + А(е -1) + + (А- rMYT (2)

По данному способу, а также по из мерению вольтфарадных характеристик и определению заряда аналогичных образцов, установлено,, что плотность объемного заряда, возникающего в диэлектрическом слое на грании;е с полупроводником,, по абсолютной величине равна плотности расчетного заряда Q(0) в приповерхностном слое полупро водника но с против сложным знаком

)а,

(4)

О (я ) f F 1-.1-J- Ч, Sf/ totj, /

Е-- где 0/аj а.

Абсолютный знак заряда Q;(a) определяется изменением (увеличением или 1уменьшением) dU(a)/da.

30

, 25

35

40

45

50

Формула изобретения

Способ определения распределения объемного заряда в структуре диэлектрик полупроводник, включающий измерение потенциала поля заряда диэлектрического слоя для различных его тол- щин, отличающийся тем, -чтоэ с целью увеличения точности измерения, измеряют потенциал поля заряда чистой поверхности полупроводни- ка а респределение объемного заряда рассчитывают по формуле

Q(aj)2/3qn- :Д- Че -1) + А( -1) +

x-,-)vr.,e.ii--l-js-,

где Д - степень легирования полупроводника;q - заряд электрона; п.. - собственная концентрация

электронов полупроводника; Y( - нормализованный поверхностный потенциал полупроводника;

,1(Е„.

- -Ea-dE

ЕмЬи,

изгиб приповерхностных зон полупроводника;

k - постоянная Больцмана;

Т - абсо,гтютная температура полупроводника;

Е.

о

1418628

энергия электронного средства;

Ця - измеренное значение потенциала для чистой поверхности полупроводника и .для диэлектрика толщины Ё - ширина запрещенной зоны по- лупроводника;

энергия между уровнем Ферми и потолком валентной зоны;

работа выхода измерительного электрода;. толщина диэлектрического слоя после 1-го наращивания, 1,2,3,...,L().

О а Фие.2