Войти
Профилирование емкости – напряжения (или Профилирование C – V, иногда Профилирование CV ) - это метод для характеризующие полупроводниковые материалы и устройства. Приложенное напряжение изменяется, и емкость измеряется и отображается как функция напряжения. В этом методе используется переход металл - полупроводник (барьер Шоттки ) или p – n переход или MOSFET <16.>для создания обедненной области, области, которая пуста от проводящих электронов и дырок, но может содержать ионизированные доноры и электрически активные дефекты или ловушки. Область истощения с ее ионизированными зарядами внутри ведет себя как конденсатор. Изменяя напряжение, приложенное к переходу, можно изменять ширину истощения . Зависимость ширины обеднения от приложенного напряжения предоставляет информацию о внутренних характеристиках полупроводника, таких как его профиль легирования и плотности электрически активных дефектов. Измерения могут проводиться при постоянном токе или с использованием как постоянного, так и слабого сигнала переменного тока (метод проводимости), или с использованием переходного напряжения большого сигнала.
Многие исследователи используют тестирование емкости-напряжения (C – V) для определения параметров полупроводников, особенно в структурах MOSCAP и MOSFET. Однако измерения C – V также широко используются для характеристики других типов полупроводниковых устройств и технологий, включая транзисторы с биполярным переходом, JFET, составные устройства III – V, фотоэлектрические элементы, устройства MEMS, дисплеи на органических тонкопленочных транзисторах (TFT), фотодиоды., углеродные нанотрубки (УНТ).
Фундаментальный характер этих измерений делает их применимыми к широкому кругу исследовательских задач и дисциплин. Например, исследователи используют их в университетских лабораториях и лабораториях производителей полупроводников для оценки новых процессов, материалов, устройств и схем. Эти измерения чрезвычайно важны для инженеров по продуктам и повышению урожайности, которые отвечают за улучшение процессов и производительности устройств. Инженеры по надежности также используют эти измерения для оценки поставщиков материалов, которые они используют, для мониторинга параметров процесса и анализа механизмов отказов.
Множество параметров полупроводниковых устройств и материалов можно получить на основе измерений C – V с использованием соответствующих методологий, приборов и программного обеспечения. Эта информация используется на протяжении всей цепочки производства полупроводников и начинается с оценки эпитаксиально выращенных кристаллов, включая такие параметры, как средняя концентрация легирования, профили легирования и время жизни носителей.
Измерения C – V могут выявить толщину оксида, заряды оксида, загрязнение подвижными ионами и плотность ловушек на границе раздела в процессах изготовления пластин. C – V профиль, созданный на nanoHUB для объемного МОП-транзистора с различной толщиной оксида. Обратите внимание, что красная кривая показывает низкую частоту, а синяя кривая показывает высокочастотный профиль C – V. Обратите особое внимание на сдвиг порогового напряжения при разной толщине оксида.
Эти измерения продолжают оставаться важными после того, как были выполнены другие этапы процесса, включая литографию, травление, очистку, осаждение диэлектрика и поликремния, а также металлизацию, среди прочего. После того, как устройства полностью изготовлены, профилирование C – V часто используется для определения пороговых напряжений и других параметров во время проверки надежности и базового тестирования устройства, а также для моделирования характеристик устройства.
Измерения C – V выполняются с использованием вольтметров компании Electronic Instrumentation. Они используются для анализа профилей легирования полупроводниковых приборов по полученным C – V графикам.
C – V профиль для объемного MOSFET с различной толщиной оксида. Структура металл-оксид-полупроводник является важной частью MOSFET, контролируя высоту потенциального барьера в канале через оксид затвора.
Функционирование n-канального полевого МОП-транзистора можно разделить на три области, показанные ниже и соответствующие рисунку справа.
Когда к металлу прикладывается небольшое напряжение, край валентной зоны смещается далеко от уровня Ферми, а дырки от корпус отводится от затвора, что приводит к низкой плотности несущей, поэтому емкость мала (впадина в середине рисунка справа).
При еще большем смещении затвора вблизи поверхности полупроводника край зоны проводимости приближается к уровню Ферми, заполняя поверхность электронами в инверсионном слое или n-канале на уровне граница раздела между полупроводником и оксидом. Это приводит к увеличению емкости, как показано в правой части правого рисунка.
Когда применяется отрицательное напряжение затвор-исток (положительное напряжение исток-затвор), создается p-канал на поверхности n-области, аналогично случаю n-канала, но с противоположными полярностями зарядов и напряжений. Увеличение плотности отверстий соответствует увеличению емкости, как показано в левой части правого рисунка.
