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1、MOS结构准静态C-V特性测量1.MOS结构低频C-V特性,是确定二氧化硅层厚度界面态密度参数(简称准静态C-V特性)测量是检测MOS器件制造工艺的重要手段。掌握并了解MOS结构及C-V方法测量原理。2.学会X-Y记录仪的使用方法,并测出高频下的C-V特性曲线。通过测景MOS结构低频C-V特性,确定二氧化硅层厚度界而态。二实验原理1.MOS结构及艽C-V特性C=J^-(1)式中是金属电极上的电荷Kd密度,A是电极面积。似通过对该电容的c-v特性的测量分析,就可以了解半导休表面的各种状态,如Si02-Si界面的各种电荷的性
2、质,测定Si的许多重要表而参量和体参量(如杂质浓度,少子寿命等)。本实验是通过对C-V特性的测量分析计算出氧化层中同定的电荷密度。2.理想MOS的C-V特性所谓理想情形,是假设MOS结构满足以下条件:(1)金属与半导体闽功函数差为零;(2)SiO2绝缘层内没有电荷;(3)Si02勾半导体界面处不存在界面态。偏压VG—部分迕降在Si02上,GG(2)记作一部分降在半导体表面空M电萜区,记作,即权即:Vs=0时,半导体表面能带平直,称为平带。平带时的MOS电容称为平带电容,记作CFB。对于给定的MOS结构,妇一化平带电容由下
3、式给出[1]:=1r(8)C°XkT€,£nV3.实际的MOS的C-V特性由于Si02中总是存在电荷(通常是正电荷),且金属的功函数Wm和半导体的功函数Ws通«常并不相等,所以VFB—般不为零。若不考虑界而态的影响,冇4.氧化层中正电荷的计算通过以上分析,我们看到氧化层中正电萜的影响(在这里我们只笼统的讲是正电疴)。实际上它包括氧化居中固定电荷,Si-Si02界而的界而态以及靠近Si-SiO2界而的可动离子正电荷,后者的密度可通过BT实验-正、负偏压温度处理方法来进行测量,这不迮本实验的内容。关于计算氧化层中正电荷密度的
4、方法,在这里我们介绍二种。第一种方法是根据高频CTG-1型高频测试仪测出的C-V特性曲线。然后查表得山平带电容,这样在C-V曲线上就能找岀平带电压VFB,再代入(9)式,就可以计算出Qfc来了。具体方法如卜:1.计算功函数差2.查表求C/«1.在C-V曲线上求山W7?2.计算三测量步骤木实验采用E4980Ac-v测试仪进行测量。安装NetFx_I0LibSuite_16_l_14931.exe,安装driverJvicome4980a1_011073O7.msi,用USB线将电脑与E4980A连接,打开E4980A按阁1
5、中1处的RefreshAll,确认阁中2处的2个?变为V1.确认图1中3处的Firmware为Rev.2.20。否则按e4980a_firmware_update.pdf内说明升级同件。2.打开E4980DataTransfer0100.xls,Step1ConnectyourPCwithE4980AusingeitherUSBcableorUSB/GPIBinterface.TohandshakewithE4980A,selecttheconnectiontypeandentertheGPIBaddressorthes
6、erialnumberoftheE4980A,thenclick"Handshake"button.17SelecttheconnectiontypeIEntertheserialnumber将1处改为USB,在2处输入图1中4处的那串字母与数字。点击Handshake,在3处应该是出现0K。1.设置E4980A,按MeasSetup键出现如图2的设置界面(在数字键的左下,方向键的正下,如果操作无反应,观察图2右下是否出现KXX的3个英文,试着按屏幕下方最右边的Local/lock键,如果不行就重启E4980A)。将FU
7、NC改为Cp-D,将FREQ改为1MHz,将LEVEL改为100mV,TRIG改为MAN,按屏幕左边的DCBias,确认仪器右边DCBias下的灯是亮的。2.按DisplayFormat(在MeasSetup左边),再按MeasSetup,按屏幕•中边显示LISTSETUP对应的按钮,出现如图3的设置界而。将FREQ[Hz]改为BIAS[V](右边一排没有,按下MORE对应的键)在1后面,BIAS[V]下面输入-5,然后按10下NEXTPAGE对应按钮,在101后面,BIAS[V]下面输入5,按一下PREVPAGE的对应
8、按钮,再按下FTLLIJNEAR对应的按钮。3.按DisplayFormat按钮,按右边LISTSWEEP对应的按钮,按下屏幕左边的Trigger键,E4980A就开始0动测量,从-5V测到5V。测景结朿后Step~2Enteranewsheetnametotransferthelistsweepmeasuement