177325. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés kapuelektródás dielektrikummal fedett p-n dióda dielektrikum réteg töltésállapotainak mérésére
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY 177325 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Bejelentés napja : 1978. IX. 15. (Hl—496) Közzététel napja: 1981. III. 28. Megjelent: 1982. XII. 31. Nemzetközi osztályozás : G 01 R 29/24; G 01 R 31/26 Feltalálók : Szendrőné Erdélyi Katalin oki. fizikus, 50%, Schván Péter oki. fizikus. 50%. Budapest Szabadalmas : Híradástechnikai Ipari Kutató Intézet, Budapest Eliaras es kapcsolási elrendezés kapuelektrodas dielektrikummal fedett p-n dióda dielektrikum réteg í A találmány tárgya: Eljárás és kapcsolási elrendezés, mely kapuelektródás dielektrikummal fedett p-n dióda dielektrikum rétegének töltésállapot sűrűség, befogási hatáskeresztmetszet, valamint a félvezetőből a dielektrikumba történő töltés injekció injekciós hatásfokának meghatáro- 5 zására szolgál. Kitűzött feladatot azzal érjük el, hogy a javasolt kapcsolási elrendezéssel a vizsgálandó félvezető eszköz p-n átmenetén felületi letörést hozunk létre, illetve a kapuelektróda feszültségét, valamint az átfolyó áramot méijük és 10 kiértékeljük. A félvezető eszközök dielektrikum rétegének vizsgálata mind bipoláris, mind MOS eszközöknél nagyon fontos. Az egyik fizikai folyamat, mely az utóbbi években az érdeklődés középpontjába kerüit, a forró töltéshordozók 15 emissziója a szilícium hordozóból a dielektrikum rétegbe és a töltéshordozók befogódása a dielektrikum réteg csapdáiba, vagy másnéven töltésállapotaiba. E folyamat a félvezető eszközök üzemszerű működése közben is fellép és az eszközök meghibásodásához, illetve 20 instabilitásához vezet pl.: a p-n átmenet letörési feszültségének csúszása, planár bipoláris tranzisztorok áramerősítésének csökkenése, IGFET tranzisztorok küszöbfeszültség csúszása. Ismert tény az is, hogy a forró töltéshordozó emissziója 25 a szilíciumból a szilíciumoxidba történhet lavina injekcióval kapuvezérelt dióda MOS kondenzátor struktúrán, vagy lavina nélküli injekcióval IGFET tranzisztoron. A mintastruktúra megválasztását az eljárás gyakorlati alkalmazása határozza meg. Az irodalomban közölt MOS 30 töltésállapotainak mérésére 2 kondenzátoros, illetve IGFET tranzisztoros eljárások alkalmasak a töltésemisszió és a töltés befogás kvantitatív leírására az adott struktúrán. Közismert, hogy a kapuvezérelt dióda struktúra bír a legnagyobb gyakorlati jelentőséggel, hiszen planár félvezetők leggyakoribb eleme, valamint a FAMOS memóriáknál a kapuvezérelt dióda tulajdonságainak pontos kézben tartása az eszköz működésének alapfeltétele. Bár számos szerző foglalkozott forró töltéshordozók emissziójával a félvezetőből a dielektrikumba és a töltéshordozók befogódásával a dielektrikum csapdáiba kapuvezérelt dióda struktúrán, az injekciós folyamat bonyolult kétdimenziós volta miatt a dielektrikumban lévő csapdák paramétereit nem tudják meghatározni. Az általunk vizsgált folyamat „letörési feszültség vándorlás” néven ismert. A szakirodalomban e problémakörrel számos szerző foglalkozik. A fizikai folyamat igen szemléletes magyarázatát pl. Solid-State Electronics. 1977. Vol 20.pp 689—695 Pergamon Press Printed in Great Britain DRIFT OF BREAKDOWN VOLTAGE IN p-n JUNCTIONS IN SILICON (WALK-OUT) J. F. VERWEY. A. HERINGA, R. DE WERDT and W. VD. HOFSTAD Philips Research Laboratories. Eindhoven, The Netherlands adják. Egy planár p+n átmenetet lavina letörésbe vezérelnek állandó záróáram mellett. Pozitív kapuelektróda feszültség esetén a szilícium felület az átmenet p+ oldalán kiürül és a kiürített réteg nagy mértékben görbültté válik a metallurgiai átmenet közelében. Ez az a hely, ahol a lavina letörés beindul. A lavina letörés forró elektronokat hoz létre. 177325
