Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 1" -> 121

Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 1 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov11984.djvu
Предыдущая << 1 .. 115 116 117 118 119 120 < 121 > 122 123 124 125 126 127 .. 142 >> Следующая

авторы [7]. Основная причина возникновения этих состояний в запрещенной
зоне полупроводника заключается в том, что сама граница раздела является
нарушением пространственной периодичности кристаллической решетки. Первое
экспериментальное доказательство существования поверхностного
396
Глава 7
захваченного заряда Qit получили Шокли и Пирсон [22] при измерении
поверхностной проводимости. Измерения на чистых поверхностях, полученных
сколом в сверхвысоком вакууме [23], показывают, что в этом случае
плотность Qit чрезвычайно велика: порядка числа атомов на свободной
поверхности кристалла (~1015 атом/см2). В современных МОП-структурах,
получаемых термическим окислением кремния, подавляющая часть
поверхностного заряда Qn нейтрализуется в процессе низкотемпературного
(450 °С) отжига в атмосфере водорода. В лучших образцах величина Nit не
превышает 1010 см-2, что соответствует одному захваченному заряду на
каждые 105 атомов границы раздела.
Поверхностные состояния считаются донорными, если, отдавая электрон, они
становятся нейтральными или положительно заряженными. Акцепторными
называют поверхностные состояния, которые становятся нейтральными или
отрицательно заряженными, захватывая электрон. Заполнение поверхностных
состояний, так же как и объемных (гл. 1), определяется распределениями
Ферми
для акцепторных поверхностных ловушек. Здесь Et - энергия поверхностного
состояния, a g - фактор вырождения, равный 2 для донорных и 4 для
акцепторных поверхностных состояний.
При изменениях приложенного к МДП-структуре напряжения положение
энергетических уровней поверхностных ловушек изменяется, следуя за
смещением краев разрешенных зон полупроводника на границе раздела, в то
время как положение уровня Ферми остается неизменным. В результате
происходит изменение зарядового состояния этих ловушек (в первом
приближении можно считать, что оно происходит, когда энергетический
уровень ловушки пересекает уровень Ферми). Изменение поверхностного
связанного заряда дает дополнительный вклад в дифференциальную емкость
МОП-структуры, в результате чего вольт-фарадная характеристика последней
отличается от С-К-зависимости идеальной МДП-структуры. Эквивалентная
электрическая схема МОП-структуры [24], учитывающая влияние поверхностных
состояний, показана на рис. 16, а. На этом рисунке Сг- и CD - емкости
изолятора и обедненного слоя полупроводника соответственно, идентичные
соответствующим емкостям, показанным на вставке внизу
(33а)
для донорных поверхностных ловушек и
(336)
МДП-структуры. Приборы с зарядовой связью 397
Yr
О
=Ci
Cs = :
П J Л
о - ъи
Т-Cs R$
а &
Рис. 16. Эквивалентные электрические схемы, учитывающие влияние
поверхностных состояний, Cs и Rs связаны с плотностью поверхностных
состояний Du [24].
слева на рис. 9. Эквивалентные емкость Cs и сопротивление Ra зависят от
поверхностного потенциала и описывают перезарядку поверхностных
состояний. Произведение CSRS определяет время релаксации заполнения
поверхностных ловушек и частотную зависимость процесса перезарядки
поверхностных состояний. Параллельные ветви электрической схемы на рис.
16, а можно представить (рис. 16, б) в виде зависящей от частоты
эквивалентной емкости
1 + (02Та *
(34)
(35)
включенной параллельно с эквивалентной проводимостью
Gp _ Cs<at
(c) ~~ 1 + C02T2 '
где t = CSRS. Активная и реактивная составляющие полной комплексной
проводимости эквивалентных схем, приведенных на рис. 16:
У in = Gin /(r)^in> (36)
определяются выражениями
Gin
(o2CstC;
(C/ + Cfl+Cs)i + "i*x"(C, + CD)"*
(36а)
Cin
Ci + CD + Cs
г 4-Г (^ + СД+Сз)2 + са2х2Ср(С/+СД) D + (C, + cD + C,)" +
Л- (C, + cDf
(366)
Емкостные методы. Для определения величины заряда, захваченного на
поверхностные ловушки, можно использовать измере-
398
Глава 7
С
Растя хек, за счет лодерхносп состояний
Низко частотная
О
Рис. 17. Вытягивание С- V-кривых за счет поверхностных состояний.
ния входной емкости МДП-структуры и измерения ее входной проводимости,
поскольку формулы (36а) и (366) в принципе содержат одинаковую информацию
о поверхностных состояниях. Ниже показано, что метод проводимости
обеспечивает несколько более высокую точность определения плотности
поверхностных состояний. Это оказывается особенно важным при исследовании
МОП-структур с относительно малой (~1010 см-2эВ-1) плотностью
поверхностных состояний. Преимущество емкостных методов состоит в том,
что с их помощью можно сравнительно легко определять сдвиг напряжения
плоских зон и величину полного захваченного заряда Qit (интегральную
плотность поверхностных состояний).
На рис. 17 проиллюстрировано вытягивание (уширение) С-У-характеристики
МОП-структуры за счет поверхностного захваченного заряда. При высоких
частотах (ют > 1) заряд на поверхностных состояниях не успевает следовать
за изменениями переменного тестирующего напряжения. В этом случае
выражение для емкости (366) принимает вид выражения (25). Высокочастотная
Предыдущая << 1 .. 115 116 117 118 119 120 < 121 > 122 123 124 125 126 127 .. 142 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed