Mikrokontroler.pl – portal dla elektroników » Automatyzacja pomiarów C-V dla wysokich i niskich częstotliwości oraz obliczenia gęstości pułapek granicznych (DIT) kondensatorów MOS przy użyciu analizatora parametrów 4200A-SCS

Sprzęt pomiarowy

08.07.2021

Automatyzacja pomiarów C-V dla wysokich i niskich częstotliwości oraz obliczenia gęstości pułapek granicznych (DIT) kondensatorów MOS przy użyciu analizatora parametrów 4200A-SCS

Dodatek A: Wzory i stałe projektu

Obliczenia na poziomie projektu w module Formulator

Nazwa	Opis
CHF	Skorygowana pojemność przy wysokiej częstotliwości z ostatniego przebiegu testu moscap-hf-cv: CHF= “MOSCAP-HF-CV_LATESTRUN_CADJ”
VG	Napięcie DC dostarczone do podłoża VG=-Vsubstrate i zaktualizowane w ostatnim przebiegu testu moscap-hf-cv: VG= -1*(“MOSCAP-HF-CV_LATESTRUN_DCV_GB”)
CLF	Pojemność przy niskiej częstotliwości z ostatniego przebiegu testu moscap-vlf-cv: CLF=”MOSCAP-VLF-CV_LATESTRUN_MEAS_CP”
COX	Pojemność obszaru tlenku: COX = MAX(MAVG(CHAF,2))+1E-15
CIT	Gęstość pułapek granicznych: CIT=(1/(1/CLF-1/COX)-1/(1/CHF-1/COX))
STRETCHOUT	Współczynnik wyciągania na skutek stanów granicznych: STRETCHOUT = MAVG((1-CLF/COX)/(1-CHF/COX),5)INVCSQR = 1/(MAVG(CHF,5))^2
INVCSQR	Odwrotność kwadratu pojemności przy wysokiej częstotliwości: INVCSQR = 1/(MAVG(CHF,5))^2
NDOPING	Gęstość domieszkowania: NDOPING = ABS(-2STRETCHOUT/(AREA^2Q*ES)/(DELTA(INVCSQR)/DELTA(VG)))
DEPTH	Głębokość osadzania (w metrach): DEPTHM = 1E-2AREAES*(1/CHF-1/COX)
N90W	Gęstość domieszkowania przy 90% maksymalnej głębokości osadzania: N90W = AT(NDOPING,FINDLIN(DEPTHM,0.9*MAX(DEPTHM),2))
DEBYEM	Długość Debye’a (w metrach): DEBYEM = SQRT(ESKTEMP/(ABS(N90W)Q^2))1E-2
CFB	Pojemność płaskiego pasma: CFB = (COXESAREA/(DEBYEM1E2))/(COX+(ESAREA/(DEBYEM*1E2)))
VFB	Napięcie płaskiego pasma: VFB = AT(VGS,FINDLIN(CHF,CFB,2))
PHIB	Potencjał objętościowy: PHIB = (-1)KTEMP/QLN(ABS(N90W)/NI)DOPETYPE
PSISPSIO	PSIS-PSIO, potencjał powierzchniowy: PSISPSIO = SUMMV((1-CLF/COX)DELTA(VG))DOPETYPE
PSIO	Offset potencjału powierzchniowego wynikający z metodyki obliczeń i napięcia pasma płaskiego: PSIO = AT(PSISPSIO,FINDLIN(VG,VFB,2))
PSIS	Potencjał powierzchniowy krzemu Φ_s. Dokładniej, ta wartość reprezentuje zagięcie pasma i powtarza się w potencjale powierzchniowym poprzez potencjał objętościowy. PSIS = PSISPSIO-PSIO
EIT	Energia pułapki granicznej (eV) w odniesieniu do środkowej przerwy energetycznej: EIT = PSIS+PHIB
DIT	Gęstość stanów granicznych (cm^-2eV^-1): DIT = CIT/(AREA*Q)

Stałe na poziomie projektu w module Formulator

Nazwa	Wartość domyślna	Jednostka	Opis
ES	1.04E-12	F/cm	Przenikalność półprzewodnika
DOPETYPE	-1		1 = typ “p” -1 = typ “n”
TEMP	300	K	Temperatura testu
AREA	0.0025	cm^2	Wielkość obszaru bramki
NI	1.45E+10	cm^-3	Koncentracja wewnętrzna nośników

Wzory obliczeniowe użyte w teście moscap-hf-cv

Nazwa	Opis
VG	Napięcie bramki: VG = -DCV_GB
RS	Rezystancja szeregowa wyliczona z pojemności w warunkach silnej akumulacji i z przewodności: RS = (AT(MAVG(GP_GB, 5)/((2PIF_GB)MAVG(CP_GB, 5)), MAXPOS(MAVG(CP_GB, 5))))^2/((1+(AT(MAVG(GP_GB, 5)/ ((2PIF_GB)MAVG(CP_GB, 5)), MAXPOS(MAVG(CP_GB, 5))))^2)*(AT(MAVG(GP_GB, 5),MAXPOS(MAVG(CP_GB, 5)))))
AR	Parametr pośredni do wyliczania skorygowanej pojemności: AR = GP_GB-(GP_GB^2 + (2PIF_GBCP_GB)^2)RS AR = G – (G2 + (2πfC)2)RS
CADJ	Pojemność skorygowana z uwzględnieniem szeregowej rezystancji kompensującej: CADJ = ((GP_GB^2) + (2PIF_GBCP_GB)^2)(CP_GB)/(AR^2 + (2PIF_GB*CP_GB)^2)
COX	Pojemność obszaru tlenku (zazwyczaj przyjmowana jako maksymalna pojemność w akumulacji): COX = MAX(MAVG(CADJ, 2))+1E-15