Электрофизические методы исследования планарно-неоднородных и ионно-легированных МДП-структур

• Автор: Борисов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 109 с. : ил

ГЛАВА 3. КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИОННОЛЕГИРОВАННЫХ МДП-СТРУКТУР МЕТОДОМ ВОЛЬТ-ФАРАДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
3.1. Моделирование вольт-фарадных характеристик МДП-структур
со сложным профилем легирования полупроводника
3.2. Вольт-фарадный метод контроля электрофизических параметров МДП-структур со сложным профилем
легирования полупроводника
3.3. Экспресс-методика контроля энергетического спектра поверхностных состояний и зарядовых свойств ионно-легированных МДП-структур
3.4. Выводы к главе
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФЛУКТУАЦИОННОГО И ПОВЕРХНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАНАРНО-НЕОДНОРОДНОГО МДП-ТРАНЗИСТОРА МЕТОДОМ ПОДПОРОГОВЫХ ТОКОВ
4.1. Модель вольт-амперных характеристик планарно-неоднородного МДП-транзистора в области слабой инверсии
4.2. Методика определения флуктуационного и поверхностных параметров
4.3. Выводы к главе
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие микроэлектроники необходимо сопровождается разработкой электрофизических методов исследования базовых элементов интегральных схем (ИС). Прецизионные электрофизические методы, включающие измерения временных, полевых и температурных зависимостей емкостей и токов, явились основным средством исследования электрически активных дефектов в полупроводнике, на границе раздела диэлектрик-полупроводник и в диэлектрическом слое базовой микроэлектронной структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). При этом методы, первоначально разработанные для однородных МДП-структур, оказались недостаточно адекватными для контроля электрофизических параметров в планарногетерогенных и ионно-легированных структурах, отличающихся неоднородным распределением поверхностного потенциала и легирующей примеси. Возникла необходимость учета микронеоднородности распределения поверхностного потенциала и сложного профиля легирования полупроводника при определении энергетического спектра поверхностных состояний (ПС), эффективного поверхностного заряда, порогового напряжения и других электрофизических характеристик МДП-структур и приборов на их основе. Решение указанных проблем необходимо, чтобы обеспечить сочетание основных достоинств электрофизических методов - высокой чувствительности к обнаружению дефектов и возможности проведения исследований на тестовых структурах и непосредственно в рабочих элементах МДП ИС с достоверностью результатов, получаемых при интерпретации экспериментальных данных.
Еще одна актуальная проблема современной микроэлектроники -разработка бесконтактных, неразрушающих методов контроля зарядовых параметров диэлектрика и границы раздела диэлектрик-полупроводник. Наиболее удобным с этой точки зрения является метод вибрационного динамического конденсатора или метод Кельвина-Зисмана. Представляется актуальным также создание автоматизированных

установок для экспресс-контроля качества границы раздела диэлектрик-полупроводник на ранних стадиях производства МДП ИС.
Цель работы: разработка электрофизических методов исследования энергетического спектра и зарядовых свойств планарно-неоднородных и ионно-легированных МДП-структур.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования.
1. Разработка методики контроля параметров границы раздела и планарных зарядовых флуктуаций в структуре диэлектрик-полупроводник методом вибрационного динамического конденсатора.
2. Разработка методики контроля электрофизических параметров ионнолегированных МДП-структур методом вольт-фарадных характеристик (ВФХ).
3. Разработка методики определения флуктуационного и поверхностных параметров планарно-неоднородного МДП-транзистора методом стационарных подпороговых вольт-амперных характеристик (ВАХ).
На защиту выносятся:
1. Методика спектроскопии поверхностных состояний (ПС) и определения параметров границы раздела в структуре диэлектрик-полупроводник с использованием метода вибрационного динамического конденсатора.
2. Методика исследования планарных зарядовых флуктуаций в структуре диэлектрик-полупроводник вибрационным конденсаторным методом.
3. Вольт-фарадный метод контроля электрофизических параметров МДП-структур со сложным профилем легирования полупроводника.
4. Экспресс-методика контроля электрофизических и зарядовых параметров ионно-легированных МДП-структур.
5. Модель выходных и передаточных ВАХ планарно-неоднородного МДП-транзистора.
6. Методика определения флуктуационного и поверхностных параметров планарно-неоднородного МДП-транзистора по подпороговым ВАХ.

Рис.2. Схема измерения контактной разности потенциалов методом вибрационного динамического конденсатора.
Рис.З. Блок- схема устройства, измеряющего компенсационный потенциал [38].