Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С.М. -> "Физика полупроводниковых приборов" -> 118

Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.

Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов — М.: Энергия, 1973. — 656 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 112 113 114 115 116 117 < 118 > 119 120 121 122 123 124 .. 228 >> Следующая

поверхностный заряд при всех температурах. Эксперимент сводится:
1) к изменению температуры; 2) поддерживанию условий плоских зон при
измерении изменений емкости и непрерывном регулировании смещения; 3)
записи напряжения плоских зон в зависимости от температуры; 4) вычислению
поверхностного заряда Qss как Функции поверхностного потенциала 4fs= (?V-
Ev)lq. Плотность поверхностных состояний равна:
13 3* 5 6 7 8
Плотность поверхностных состояний, Н!}(хю,3см-*-эв-')
Рис. 19. Плотность поверхностных состояний в системе Si-Si02, измеренная
для трех ориентаций кристалла [Л. 26] (кремний р-типа, 1 ом • си, скисел
выращен в кислороде с содержанием Н20 8 • 10-5 при 1 000°С).
, Экспериментальные результаты, полученные длд системы Si-SiOj, приведены
на рис. 19. Отметим пик Nss вблизи краев зоны и зависимость Nss от
ориентации поверхности. Нужно отметить, что в рассматриваемом методе
делаются следующие предположения: 1) частота переменного сигнала должна
быть достаточно высока, так чтобы заряд Qss не давал непосредственного
вклада в емкость; 2) объемный заряд в окисле и разность сродства к
электрону не должны зависеть от температуры;
3) плотность состояний Nss должна быть постоянной в малом
энергетическом интервале в запрещенной зоне [JI. 27].
3. Метод проводимости. Детальное и всестороннее обсуждение метода
проводимости провели
Николлиан и Гоетцбергер [JI. 91. При измерении емкости возникают
некоторые трудности вследствие того, что емкость, сдязанная с
поверхностными состояниями, должна быть выделена из измерений полной
емкости, состоящей из емкости окисла, емкости обедненного слоя и емкости
поверхностных состояний. Как указывалось ранее, емкость и проводимость,
измеренные в зависимости от напряжения и частоты, позволяют получить
одинаковую информацию о поверхностных состояниях, однако при получении
этой информации по измерению емкости возникают значительные ошибки.
Измерения проводимости свободны от указанных недостатков. Они могут быть
проведены при использовании моста, и результаты непосредственно дают
информацию о поверхностных состояниях.
Из измерений проводимости можно получить более точные и надежные
результаты, в частности, в том случае, когда плотность состояний мала,
как, например, в системе Si-Si02 для случая термического окисления.
Сказанное иллюстрируется примером иа рис. 20, где показаны результаты
измерения емкости и проводимости при частотах 5 и 100 кгц. Наибольшее
.различие в кривых емкости не превышает 14%, тогда как величина пика
проводимости в указанном частотном диапазоне меняется на порядок.
Принцип измерений МДП-проводимостк легко проиллюстрировать, используя
простую эквивалентную схему (см. рис. '16). (Полная входная проводимость
МДП-диода измеряется при помощи моста, в одно из плеч которого включается
диод. Емкость изолятора измеряется в области сильной аккумуляции. Полная
входная проводимость преобразуется в импеданс. Из импеданса вычитается
реактивная составляющая, связанная с емкостью изолятора, и полученный
импеданс превращается в полную входную проводимость. При этом емкость Cd
включена параллельно с последовательной цепочкой поверхностных состояний
iRsCs.
Емкость и эквивалентная параллельная проводимость, деленная на и,
определяются уравнениями (33) и (34). Уравнение (34) GР/ш = Gsovr/(1 +
oj2t2) не содержит Cd и зависит только от ветви эквивалентной схемы,
содержащей поверхностные состояния. При заданном смещении Gp/со
измеряется в зависимости от частоты.
Величина Gp/cо достигает максимума при сот=1 и равна при этом Св/2. Таким
образом, можно непосредственно определить т. Следовательно, эквивалентная
параллельная проводимость, скорректированная на величину С,-, позволяет
определить Cs и т(=RSCS) непосредственно из измерений проводимости!
Поскольку величина Cs известна, плотность поверхностных состояний может
быть найдена из соотношения Nss=Cs/qA, где А - площадь металлического
электрода. Типичный результат для системы Si-Si02 показан {JI. 33] на
рис. 21. Измерения постоянной времени т в зависимости от поверхностного
потенциала показаны на рис. 22 для МДП-диодов с окислом, выращенным в
водяном паре на подложке Si, с ориентацией <111> (Щ'в-разность
потенциалов между собственным уровнем Ферми и уровнем Ферми в объеме, -
средний поверхностный потенциал, который будет обсуждаться ниже). Видно,
что кривые можно описать следующими выражениями, аналогичными временам
генерационно-рекомбинационных процессов:
q(WB-Ws)
Рис. 20. Сравнение результатов измерений емкости и проводимости МДП-
структур при двух частотах (Л. 9].
T" i
х -ехр ТРг Для я-типа,
Ь О tl^i &
(43)
где (Тр и ап - поперечные сечения захвата''дырок и электронов
соответственно; v - средняя тепловая скорость. Полученные результаты
показывают, что величины сечений захвата не зависят
от энергии. Их значения, полученные из данных, приведенных на рис. 22,
равны: Ср=2,2 • 1(Н1е смг и сп=5,9-1СН1е ел2 (если принять г7= 107 см/сек
Предыдущая << 1 .. 112 113 114 115 116 117 < 118 > 119 120 121 122 123 124 .. 228 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed