Способ определения электрофизических характеристик проводящих каналов на ганице раздела полупроводник-диэлектрик Советский патент 1991 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть Использовано для определения зависимости холловской подвижности носителей заряда в проводящем канапе от

концентрации заполненных погрг1нг1чньгх электронных состояний (ЭС), локализованных вблизи границы раздела полупроводник-диэлектрик .

315

Цель изобретения - увеличение числа определяемых параметров путем обеспечения определения зависимости подвижности носителей заряда от кон- центрации заполненных электронных состояний на границе раздела диэлектрик-полупроводник .

На чертеже приведена зависимость холловскон подвижности носителей за- ряда fJf,OT приращения 4N концентрации заполненных электронных состояний, локализованных вблизи границы раздела.

Пример. Измерения проводят, используя холловский МДП-транзистор, изготовленный на кремнии р-типа проводимости. Толщина термического окисла кремния SiO 1800 А. МДП-транзис- тор имеет инверсионный канал с п-ти- пом проводимости.

Для определения зависимости хол- ловской подвижности pj носителей заряда в проводящем канале исследуемого МДП-транзистора от концентрации заполненных пограничных электронных состояний Ni, локализованных вблизи

Ч

границы раздела полупроводник-диэлектрик, осуществляют следующую совокупность операшш,

1.Размещают МДП-транзистор в магнитном поле, ориентированном перпендикулярно плоскости структуры транзистора.

2.Подают напряжение U , на токовые контакты МДП-транзистора.

3.Задают начальное значение потенциала Ud на затворе транзистора.

Д. В течение времени t,

чанного условием

t

ограни:, где

Вычисленное значение R при

потенциала R,

на

на- затвчальном значении

ре Un обозначают ,aix ix

5. Изменяют концентрацию N заполненных электронных состояний посредством полевой, термополевой ин- жекции или фотоинжекции носителей заряда на ЭС или опустошение ЭС по указанным механизмам.

времени v и вычисляют

t ; С,

Новое

н

Изменяют и а на величину Ue

6. В течение измеряют I и Uj значение R

7.

таким образом, чтобы обеспечить выполнение условия Ry R.

8.Измеряют приращение потенциала на затворе jUa .

9.Синхронно с uVл измеряют знач ния I и и.. Вычисляют величину л

о

ПО формуле (1).

10.Повторяют операции 5-9.

11.Вычисляют зависимость от

eN. Величину |и„ рассчитывают по формуле . Величину приращения концентрации заполненных ЭС dN рассчитывают по формуле

/lN

где С, - электрическая емкость единичной площади диэлектрика; q - заряд электрона.

Используемая при измерениях экспериментальная установка обеспечивает возможности автоматического измерения R и программного изменения и , что необходимо для реализации условия R к const.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения зависимости холловской подвижности носителей заряда проводящем канале от концентрации заполненных пограничных электронных состояний (ЭС), локализованных вблизи границы раздела полупроводник-диэлектрик. Цель изобретения - увеличение числа определяемых параметров путем обгспече- ния определения зависимости подвижности носителей заряда от концентрации заполненных ЭС на границе раздела диэлектрик-полупрородник. Исследуемую ВДП-структуру помещают в магнитное поле, ориентированное перпендикулярно плоскости структуры, подают напряжение между ToKonhibni контактами к пpoвoдящe ry каналу и устанавливают потенциал и„ на затворе структуры. Измеряют ЭДС Холла )„ , падение напряжения U в канале между потенциальными контактами к каналу и силу тока в канале в течение вгемени су- ществопания неравновесного зап лие-- ния ЭС в канале. Изменяют концентрацию N, заполненных ЭС, локализованных вблизи границы раздела, например, полевой инжскцней тюсителей заряда, повторяют измерения U и I и изменяют величину потенциала на затворе таким образом, чтобы при изменении N обеспечить выполнение условия постоянства коэффициента Холла. Измеряют приращение потенциала на затворе лUa, величины I и Uj и повторяют данные операции при других значениях NJ. и вычисляют зависимость ) используя связь мелдцу и Ua и прираще- иием концентрации заполне11)ы.ч ЭС.1 нл. с te сл СП о оо сх

t,- время релаксации свободного заряда в канале, L характерное время перезарядки ЭС, измеряют силу тока I в проводящем канале, U - падение напряжения между потенциальными контактами к каналу и ЗДС Холла 1). По Измеренным величинам рассчитьгеают коэффициент Холла R ц и электропроводность проводящего канала МДП-транзистора .

Uji IB

RH

. I С

- u b

(1)

t В c Ъ

электропроводность канала величина магнитной индукции}

отношение расстояния с между потенциальными контактами к unipHHe b проводящего канала.

5

0

5

Неравновесное заполнение ЭС создают следующим образом.

На затвор подают напряжение +30 В, отвечающее глубокой инверсии. В этом режиме ЭС заполнены. Затем напряжение на затворе скачком изменяют до некоторого начального значения . В этом режиме ЭС медленно (с характерным временем Сд г 1000 с) перезаряжаются за счет тепловой ионизации. Характерное время установления равновесия в канале , время измерений R и Таким образом условие с Рдреализуется, При измерениях U изменяют таким образом, чтобы в процессе релаксаций R быпо постоянным.Синхронно измеряют значения uU и6 .

На чертеже приведен график зависимости р(лЫ), т.е. In ff линейно изменяется с N .

Таким образом, в данной структуре подвижность обусловлена наличием на границе раздела случайного поля, для которого энергетический масштаб флуктуации потенциала пропорционален N... Соответственно в данных условиях величина

ронных состояний на границе раздела диэлектрик-полупроводник, измерения U.J, I и Uj вьтолняют в течение времени t, выбранного из условия Cf

л-.

(

изменяют концентрацию N

зар существенным образом определяется наличием на границе раздела заряженных электронных состояний.

10

f л rijrn n 71IX/ 1 niv II Л t

полненньсх электронных состояний, локализовянньгх вблизи границы ргэде- ла, повторяют измерения U и I, изменяют величину потенциала на затворе структуры на величину /JU - таким обNJ обеспеconst

Формула изобретения

15

величин ДИп, I и Кд, и вычисляют зависимость ХОЛЛОВСКОЙ ПОДВ1П1СНОСТИ НОзаряда р„от изменения N концентрации заполненных э;тектронньрс состояний, где

разом, чтобы при изменении чить выполнение условия R измеряют величины uUy, I и U., многократно изменяют величину концентрации заполненньгх электронных состояний, каждый раз повторяя измер- ния Способ определения электрофизических характеристик проводящих каналов на границе раздела полупроводник- 20 сителей диэлектрик, включающий размещение исследуемой структуры в магнитном поле, орментированном перпендикулярно плоскости структуры, подачу напряжения между токовыми контактами к проводящему каналу, задание потенциала и о на затворе структуры, измерения ЭДС Холла и, силы тока I в проводящем канале, падения напряжения и в канале между потенциальными контактами к каналу и вычисление коэффициента Холла Rj, и электропроводности канала . отличаю25

Мн

6

6R,

L- 6

т- - электропроводность о

канала, с - расстояние между потенциальными контактами, b - ширина

канала, Кц гр, В - магнитная индук30

ция, iSN,

IB

- U,

GO - емкость ди|

щ и и с я тем, что, с целью увеличения числа определяемых параметров путем обеспечения определения зависи- 35 мости подвижности носителей заряда от концентрации заполненных электэлектрика, нормированная на единичную площадь, q - заряд электрона, С - время релаксации свободного заряда в канале, время перезарядки локализованньсх электронных состояний.

ронных состояний на границе раздела диэлектрик-полупроводник, измерения U.J, I и Uj вьтолняют в течение времени t, выбранного из условия Cf

л-.

(

изменяют концентрацию N

за

f л rijrn n 71IX/ 1 niv II Л t

полненньсх электронных состояний, локализовянньгх вблизи границы ргэде- ла, повторяют измерения U и I, изменяют величину потенциала на затворе структуры на величину /JU - таким обNJ обесперазом, чтобы при изменении чить выполнение условия R измеряют величины uUy, I и U., многократно изменяют величину концентрации заполненньгх электронных состояний, каждый раз повторяя измер- ния сителей

const

, мног ентраостояр- ния

величин ДИп, I и Кд, и вычисляют зависимость ХОЛЛОВСКОЙ ПОДВ1П1СНОСТИ НОзаряда р„от изменения N концентрации заполненных э;тектронньрс состояний, где

разом, чтобы при изменении чить выполнение условия R измеряют величины uUy, I и U., многократно изменяют величину концентрации заполненньгх электронных состояний, каждый раз повторяя измер- ния сителей

разом, чтобы при изменении чить выполнение условия R измеряют величины uUy, I и U., мно кратно изменяют величину концентра ции заполненньгх электронных состоя ний, каждый раз повторяя измер- ния сителей

Мн

6

6R,

L- 6

т- - электропроводность о

разом, чтобы при изменении чить выполнение условия R измеряют величины uUy, I и U., многократно изменяют величину концентрации заполненньгх электронных состояний, каждый раз повторяя измер- ния сителей

канала, с - расстояние между потенциальными контактами, b - ширина

канала, Кц гр, В - магнитная индук

ция, iSN,

IB

- U,

GO - емкость диразом, чтобы при изменении чить выполнение условия R измеряют величины uUy, I и U., многократно изменяют величину концентрации заполненньгх электронных состояний, каждый раз повторяя измер- ния сителей

электрика, нормированная на единичную площадь, q - заряд электрона, С - время релаксации свободного заряда в канале, время перезарядки локализованньсх электронных состояний.

.

Составитель И.Петрович Редактор Н.Суханова Техред М.Ходанич Корректор Н.Король

Заказ 2145

Тираж 378

ЯНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Проиэводственно-иэлательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,

Ю Hi,C/t

tn

Подписное