作者：Saint
掘金：https://juejin.im/user/5aa1f89b6fb9a028bb18966a
微博：https://weibo.com//profile?topnav=1&wvr=6&is_all=1
GitHub：github.com/saint-000
MOS 结构高频 C－V 特性测试
一：测试目的：
- 掌握 MIS 结构的高频 C-V 测试原理。
- 通过测量 MOS 结构高频 C-V 特性及偏压温度处理（简称 BT 处理），确定衬底导电类型、氧化层厚度d、衬底掺杂浓度 NA或 ND和等效的绝缘层内电荷Qox等。
二：原理：
MIS 结构类似于金属和介质形成的平板电容器。
但是，由于半导体中的电荷密度比金属中的小得多，所以充电电荷在半导体表面形成的空间电荷区有一定的厚度（—微米量级），而不像金属中那样，只集中在一薄层（约0.1nm）内。半导体表面空间电荷区的厚度随偏压VG而改变,所以 MOS 电容为微分电容，单位面积电容为C=dQG/dVG。
式中QG是金属栅电极上的电荷面密度。
考虑一理想 MIS 结构电容。理想 MIS 结构必须满足以下条件：（1）金属与
半导体间功函数差为零；（2）绝缘层内无任何电荷，不导电；（3）绝缘层与半导体界面处不存在界面态。在 MIS 结构的金属和半导体间加一偏压VG后，一部分电压VG降在绝缘层上，记作Vox;另一部分降在半导体表面层中，形成表面势Vs 。VG=VOX+VS 。
考虑到半导体表面空间电荷区电荷和金属电极上的电荷数量相等、符号相反，设Qsc为半导体表面空间电荷区电荷面密度，有`|Qsc|=|QG|
`
C0为绝缘层单位面积电容，
Cs为表面空间电荷区电容。可见 MIS 结构的电容相当于绝缘层电容和半导体空间电荷区电容的串联。
对于一固定的 MIS 电容，外加电压改变时，绝缘层电容为固定值。其大小为
以 p 型半导体衬底为例，讨论理想 MIS 结构的 C-V 特性。p 型衬底理想 MIS结构高频 C-V 特性曲线如图
横坐标VG为在栅上所加的偏压。最大电容为积累区电容C0,最小电容Cmin为
Vs=0时，半导体表面能带平直，称为平带。平带时的 MIS 电容称为平带电容，记作CFB。对于给定的 MIS 结构，归一化平带电容由下式给出：
归一化平带电容与衬底掺杂浓度 NA和绝缘层厚度 d0 有关。若绝缘层厚度一定，NA越大，CFB /C0也越大，这是由于表面空间电荷层宽度随掺杂浓度 NA增大而变薄；而掺杂浓度 NA一定，绝缘层厚度 d0 越大，导致 C0 变小，
CFB /C0也越大。
平带时所对应的偏压称为平带电压，记作VFB。显然，对于理想 MOS 结构，VFB=0。
对于实际的 MIS 结构。以金属-二氧化硅-半导体（MOS）为例，由于绝缘层 SiO2 中总是存在电荷，包括固定电荷和可动电荷，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一般不为零。若不考虑界面态的影响，假设金属功函数Wm <Ws，有
Qox是SiO2绝缘层中的等效电荷量，包括固定电荷和可动电荷。“等效”是指把SiO2中随机分布的电荷对VFB的影响看成是集中在 Si-SiO2 界面处的电荷对
VFB的影响。
对于铝栅 p 型硅 MOS 结构，Vms大于零，SiO2 绝缘层内的电荷通常也大于零（固定电荷和可动电荷均为正电荷），所以 VFB < 0，实际 p 型衬底 MOS 结
构的高频 C-V 曲线如图所示，实际测试的高频 C-V 曲线即理想C-V 曲线沿负电压轴方向平移VFB距离
采用如下的装置可以测量 MIS 结构的 C-V 特性。测试时，在直流偏压VG
上加一个交流小信号源Vac，采用安培计测量电容的电流，通过式子
i电容/Vac=wc 得到电容值。
三：操作流程：
讯享网Cox 5.23300E-011 Cmin 6.75900E-012 tox 646.000 ni 1.01529E+010 Nsub 2.92188E+014 Pfermi 0. Cfb 2.36994E-011 Vfb NaN Qsslq NaN Qb -7.17410E-009 Vth NaN
版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容，请联系我们，一经查实，本站将立刻删除。
如需转载请保留出处：https://51itzy.com/kjqy/129962.html