Способ определения распределения объемного заряда в структуре диэлектрик-полупроводник

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51) 4 С 01 R 29/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2i) 4223133/24-09 (22) 09.01.87 (46) 23.08.88. Бюл. ¹ 31 (71) Вильнюсский государственный университет им. В.Капсукаса (72) Э.А.Монтримас, С.IO.Сакалаускас и Г.A,Âàéøíoðàñ (53) 621.317.328(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1018052, кл. G 01 R 29/12, 1982.

Батавии В.В., Концевой Ю.А., Федорович Ю.В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. — .

N. Радио и связь, 1985, с. 167-193. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ОБЪЕИНОГО ЗАРЯДА В СТРУКТУРЕ ДИЭЛЕКТРИК вЂ” ПОЛУПРОВОДНИК (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобреЛ0„„ !418628 тения — 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 оля заряда диэлектрического слоя 2 для различных 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.

1418628

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть ис пользовано для измерения распределения объемного заряда в диэлектричес5 ком слое структуры диэлектрик — полу-проводник, Цель изобретения — увеличение точности измерения, На фиг. " пркведена структурная электрическая схема устройства,- ðåàлизующего способ определения распределения объемного заряда в структуре; на фиг. 2 — энергетическая диаграмма системы полупроьодник ди-.лектрик воздух — измерительный электрод. 5 стройство. реализующее способ определения распределения объемного заряда в структуре диэлектрик — полупро-водник, содержит исследуемый полупроводник 1, одна сторона. которого заземлена: диэлектрический слой 2, которым, покрыта противоположная сторона полупроводника и толщина которого меняется от нуля до заданной величины в

1.) процессе производства, измерительный электрод 3, расположенный вблизи поверхности полупроводника (диэлектрика)., и измеритель 4 потенциала, соединенный с измерительным электродом, ЗО

Способ определенк:-,: распределения объемного заряда в структуре диэлект -.

pHK полупроводник заключается В cJIc дующем.

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

Ц=-(Е +Е -,1Е-Е )-U о к первую компоненту заряда

Q (О) =2 /3 с и „(5 (е — 1) + P,(å — 1) +

+ (< >-< ) у ) 1(2 (2)

По данному способу, а также по из-- О мерению вольтфарадных характеристик и определению заряда аналогичных образцов, установлено, что плотность объемного заряда, возникающего в диэлектрическом слое на границе с полупроводником, по абсолютной величине равна плотности расчетного заряда

Q(0) в приповерхностном слое полупроводника, но с против оложным знаком. ) е- ) е-<

Q (а )= (4) в(а -а )а е р- е где 0(а а.

Абсолютный знак заряда Q (а) опреЮ: деляется изменением (увеличением или уменьшением) dU(а) /da.

Формула и з обре т е н и я

Способ определения распределения объемного заряда в структуре диэлект-рик — полупроводник, включающий измерение потенциала поля заряда диэлектрического слоя для различных его толщин, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, измеряют потенциал поля заряда чистой поверхности полупроводника„ а респределение объемного заряда рассчитывают по формуле

Q(a ) =2/3qn;(Л (е — 1)+Л(е -1)+ (Л- - )Yjм +Е -„" в "о (а — а < ) а где A — степень легирования полупроводника; заряд электрона; и. — собственная концентрация

< электронов полупроводника;

Y=gq/kT — нормализованный поверхностный потенциал полупроводника;

< =-(Е +

1 о

+Е )-дЕМ-". изгиб приповерхностных зон полупроводника; постоянная Больцмана; абсолютная температура полупровоДника;

Т

Объемный заряд Q „(а ), образовавшийся в диэлектрическом слое толщиной а, связан с компенсационным методом измеренным напряжением (потенциалом) при заданных толщинах диэлектрического слоя (плотность заряда на внешней поверхности диэлектрического слоя изза его незначительной. величины не учитывается) следующим выражением;, Я

«<х>=П, — — — ) xQ(x)dx. <3)

f0Ея

При окислении полупроводника получают разные величины U(a ), т.е. измеряют напряжение U(a<) прк разных толщинах диэлектрического слоя и, продифференцировав выражение (3) (U о считаем постоянной величиной), полу-чают:

F..

Ем

ПО ЦЕ (а—

Составитель П.Савельев

Техред Л.Олийнык Корректор A.Тяско

Редактор С.Пекарь

Заказ 4148/42 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r ° Ужгород, ул. Проектная, 4 з

14!$628 — энергия электронного средства; — измеренное значение потенциала для чистой поверхнос5 ти полупроводника и для ди- 0(а.

1 электрика толщины а, — ширина запрещенной зоны по" лупроводника; энергия между уровнем Ферми и потолком валентной эоны; работа выхода измерительного электрода; толщина диэлектрического слоя после 1-го наращивания, 1,2,3,...,1.(а„=а).