SU693276A1 - Устройство дл измерени зависимости емкости конденсатора со структурой металл-диэлектрик-полупроводник от велечины поверхностного электростатического потенциала - Google Patents

Description

вое дифференцирующее устройство, а выход :- с входом аналогового интегратора. Это устройство позвол ет получать на выходе первого аналогового дифференцирующего устройства напр жение, измен ющеес  в зависимости от напр жени  генератора и пропорциональное емкости МДП-структуры , а на выходе интегратора - напр жение, пропорциональное текущему значению поверхностного электростатического потенциала , т. е. его зависимость от напр жени  генератора 3.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  чувствительность при -измерении зависимости поверхностной емкости от

текущего значени  поверхностного электростатического потенциала, так как фактически измер етс  с помощью этого устройства зависимость полной емкости и МДПструктуры , представл ющей собой последовательное соединение измен ющейс  под действием приложенного электрического пол  поверхностной емкости полупроводника и посто нной емкости, диэлектрика. При уменьщении емкости сло  диэлектрика, например , при измерени х МДП-структур на толстом окисле вклад поверхностной емкости в общую емкость становитс  относительно мальш и выделить полезный сигнал от нее становитс  затруднительно.

Кроме того, дл  получени  на выходе интегратора напр жени , величина которого соответствует истинному значению поверхностного электростатического потенциала, необходим прибор посто нных времени как второго аналогового дифференцирующего устройства, так и интегратора.

Целью насто щего изобретени   вл етс  увеличение чувствительности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены конденсатор и преобразователь отрицательного сопротивлени , соединенные последовательно и включенные между выходом генератора линейно-измен ющегос  напр жени  и клеммами дл  подключени  испытуемого образца.

Такое устройство обладает более высокой чувствительностью и обеспечивает возможность непосредственного измерени  зависимости поверхностной емкости, а не отнесенной к емкости диэлектрика, от текущего значени  поверхностного электростатического потенциала, а также имеет меньще подборных элементов.

На чертеже представлена функциональна  схема описываемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 линейно-измен ющегос  напр жени , клеммы дл  включени  испытуемого образца 2 (конденсатора со структурой МДП) в цепь аналогового дифференцирующего устройства на основе операционного усилител  3, охваченного цепью отрицательной обратной св зи из резистора 4. Между выходом генератора 1 линейно измен ющегос  напр жени 

И.клеммами дл  включени  испытуемого образца включены соединенные последовательно конденсатор 5 и преобразователь 6 отрицательного сопрбтивлени . Выходами устройства  вл ютс  клеммы 7, 8 и 9, подключенные соответственно к выходу операционного усилител  3, к выходу генератора 1 и к точке соединени  преобразовател  6 с клеммой дл  включени  конденсатора со структурой МДП.

Устройство работает следующим образом .

Преобразователь 6 отрицательного сопротивлени  обеспечивает следующую величину емкости С цепи, включенной между выходом генератора 1 и входом усилител  3:

тг ( j),(1)

где Су-емкость конденсатора 5;

К - коэффициент преобразовани  преобразовател  6;

Сд- емкость диэлектрического сло  исследуемого конденсатора со структурой МДП 2;

С(, - поверхностна  емкость полупроводника исследуемого конденсатора, включающа  емкость поверхностных состо ний и емкость сло  пространственного зар да. Если емкость конденсатора 5 установить равной:,,

Cj -j (2) л

то элементы указанной цепи С$ к - взаимно компенсируютс , чем обеспечиваетс  режим короткого замыкани  между выходом генератора 1 и поверхностью полупроводника исследуемой МДП-структуры. Выходное напр жение генератора 1 оказываетс  приложенным непосредственно к поверхности полупроводника и представл ет собой не что иное как текущее значение поверхностного электростатического потенциала, т. е.

U,(t),{t), (3) глеи) (t) -выходное напр жение генератора 1;

k - посто нна  Больцмана; Т - абсолютна  температура; е - зар д электрона;

Y (t) -безразмерный поверхностный электростатический потенциал.

В случае линейного закона изменени  выходного напр жени  генератора 1, когда

U.,(t) Uo ± cCt, нап-р жение на выходной клемме 7 имеет вид:

U7(t)--R4C(t)(,(t) (4)

где R - сопротивление резистора 4.

Из выражений (3) и (4) следует, что устройство обеспечивает формирование напр жени  Uf, пропорционального текущему значению поверхностной емкости, С конденсатора со структурой МДП, на выходной клемме 7, напр жени  U, пропорционального текущему значению поверхностного электростатического потенциала YS , на выходной клемме 8, присеем это значение может измен тьс  по линейному закону во

времени, что удобно дл  работы регистрирующих устройств; наконец, на выходной клемме 9 обеспечиваетс  формирование напр жени  Uc смещени  на структуре МДП. Благодар  этому устройство обеспечивает возможность непосредственного измерени  зависимостей С, (Yy) и Ys(Uc) .

Сравнение данного устройства дл  измерени  зависимости поверхностной емкости конденсатора со структурой МДП от величины поверхностного электростатического по. тенциала с известным показывает, что оно обладает более высокой чувствительностью благодар  тому, что выходное напр жение генератора прикладываетс  непосредственно к поверхности полупроводника и воздействует непосредственно на поверхностный зар д так как в данном устройстве скомпенсирована емкость С сло  диэлектрика МДПструктуры и тем самым исключено «е нежелательное вли ние.

Использование данного устройства позвол ет за счет увеличени  чувствительности повысить точность измерени  параметров поверхностных центров захвата в полупроводниках .

Claims (3)

1.Павлов Л. П. Методы определени  основных параметров полупроводниковых материалов. М., «Высща  щкола 1975 с. 188-191.

2.Колещко В. М.Даплан Г. Д.,С-V-методы измерени  параметров МОП-структур . Обзоры по электронной технике. Сери  3 «Микроэлектроника, вып. 2(465) ЦНИИ «Электроника. М., 1977, с. 47-49.

3. Патент США № 3668523, кл. 324- 158, опублик. 1972 (прототип).

iZf « - 9

4

-1-0 7 --0