浙江大学
博士学位论文
硅MOS结构电容瞬态技术及相关现象的研究
姓名：丁扣宝
申请学位级别：博士
专业：材料物理化学
指导教师：阙端麟
2000.5.1
浙江大学博士学位论文丁扣宝硅ＭＯＳ结｛匈电窖瞬恚技术器相ｊ垫基！！！！塞
摘要
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ｅ这蓑半鼯体工艺技术水平的提高，集成电路迅速发展，器件有源区越来越靠近表面，半导体袁两区域的性质曰益受到人们的莛视。半导体材料的（少予）产生寿命是袭征半导体表面区域产生——复合特性的重要参数，是～个与材料质量、工艺情况和二次缺陷等因素密切相关的灵敏参数。产生寿命的测量已成为半导体材料评价、穗停工艺监控的～种有效手段，同时，它稳是半导体器件设计与表征的基本电学参数之一。ＭＯＳ（金属～氧纯物一半簪体）结构的电容瓣态技术是灏爨产生寿余魏最麓单耧最豢瘸豹方法。
另一方嚣，鲢罄檄宅子技术的进步，载滚子霉为的（强）电场效应妇益显｛！寻重要，载流予的产生也将受到这一效应的影响，并进面影响到有关器件的性能。
直执业药师历年真题
为系统静研究。囊要工作和要点翔下泛
～．对硅ＭＯＳ结构电容瞬态技术进行了系歹｜ｊ研究
主要从铡量的精细化（掇高测量结果的准确性）和测量的快速简单（包括数据处璎馥及测燕本身）两方面避行研究。
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／１．对阶跃电压法的研究
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（１）首次采用了精确的产生区宽度新模型对硅ＭＯＳ结构Ｃ－－ｔ（电容一时简）瞬态特髓作了更为精确的理论描述，使得相应的产生寿命测量缩果也更加准确。
（２）提出了适合予诗算橇辘弦测量系统采集帮怒瑾数据的溺量模型，虿缀好热瀵躲测量过簇串袋秘髓瓿鳇紊弓ｆ发豹溅薰误差。
（３）农测量的快速简单方艇，在以前工穆鲍基础上，提如了一个对实验数据进行快速处理的新的简单方法。
————●堕—塞—————————————————————一２．瓣线性鬯压扫蒎法静研究
（１）衣对线性电压扫描下ｃ—ｔ瞬态特性的理论描述中，采用了比较精确的Ｒａｂｂａｎｉ产生区宽发模鍪，捷裹了溅星缝暴翁准确瞧。这一戏莱系俸菇在重蠹外第一次报导。
（２）鉴手在线黢控等场会对测量准确度的要求不很高，很希望测爨所耗费时间较短途一问题，提出了新的快速测量方法，并给出了简便的数据处理办法。选一方法的主要优点在于可缩短测燃所需时间，而以往的工作主要集中在对数瓣进行侠遮薤理，实际溺鬃簿润若举艉疆少。
３．关于产生区宽度模型的再研究
移动如何取消套餐首铷了确定Ｐｉｅｎ＇ｃｔ模麓中特寇系数酶瑷论方法。根据声艇嚣宽度躺特点，提出了一个新的形式相对简单的Ｚｅｒｂｓｔ－－Ｈｅｉｍａｎ模型的修正模型，该新修正模黧优手Ｐｉｅｒｒｅｔ模黧，不仅形式蕊蕈，嚣量具蠢较裹豹猿度。
４．计算机辅助测量系统的设计
为了解决溅豢静耩绥纯串数据楚瑾耱瑟繁壤、入工迸荦亍工作量大静游题，设计了计簿机辅助测量系统，自行谶行了数据采集卡等硬件设计和软件编制，突现验测爨系统憩实嚣地以数据彝麴线秀秘方式记蒙ＭＯＳ续｛鸯豹ｃ—ｔ特性，实现了从脉冲偏鬣电压信号产生、ｃ～ｔ瞬态特性的记泶、实验数据读取与处理、藏到测量输出全过程的自动进行。斑于有关实验数据童接取露计算枫聚集值，从而减少了读数误差，数据处理程序又减少了测量中各种随机因素弓ｌ发的测量误差。），。、／＾
纛．对砖ＭＯＳ缩构电容辚态技术的相关现象的研究
ｌ，醚ＭＯＳ结构电容瞬态分析审豹边缘效应研究
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份析了空间电荷区横向扩展引起的载流予产生和附加电容的表达式。在此蕊础上研究了ＭＯＳ结｛匈的边缘效威，首次绘出了掇扳嚣积与遮缘效应的关系，并且指出甜子一定橱极面积爵夸ＭＯＳ结构，冀边缘效成还依赖于衬底掺杂浓度。粥阻衬底的ＭＯＳ结构的边缘效应成更强，需要设计逻大半径的栅极阁形来加叛赫毒ｌ。、，、
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工地安全条幅２．溆场增强载流予产生现象的研究
绣郝分豹工终霞缮对奄场增强载滚子产生瑷象戆谈谈更热深入，骞关理论工作为戳磷避一步研究有关器件的性髓拇下了藻础。
（１１建立了关于电场增强载流子产生现象的新理论
全身浮肿这一新理论认为在瞬态过程中，载流子的产生成受深能级中心的库仑发射和ｊ＃库仑发射鹣共同控潮。凌姥基础上绘出了产生电浚与产生区爨发豹理论关系，髓魄较全蘑遗反欧实验璐象。实验结采懿
分辑袭弱，戳往灸考虑库仑发浆的有关邋～现象的理论不熊龛面反映实验现象，仅仅是本文新理论的一个特殊情况。并凰指出载流子电场增强效应将会随着温度的升高而减弱，相关实验结果支持了邀一结论。
（２）．礁ＭＯＳ绩构睽态特性酶描述
第一次磷究了电场增强簸流子产生效应对醚ＭＯＳ结构瞬态特性的影响。建立了电场增强载流子产生效应下描写硅ＭＯＳ结构瞬态特性的方程组。数值分析首次揭示了下述现象；
对予线性电压扫描作用下ＭＯＳ结构的电容瓣态特性：电场增强产生效应阻碍藿ＭＯＳ缝擒电套豹下稳，这耱终矮在较低茨毫压箱接率下雯镶嚣。怼毫流瓣态特镶：电场增强产生簸应热速了褥毫流的堙长，这乖争作鬲魄楚在较低的电压扫描率下较强。在瞬态遮到饱和时，栅电流则不受电场增强产嫩的影响。
以上研究成果韵大部分融强国内外有关学术千ｌｊ物上正式发表（参见文未附录）。；７、／、／
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工作计划及目标。
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Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｗｉｍｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｌｅｖｅｌ，ＩＣｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ
ｉｓｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｖｅｒｙｒａｐｉｄｌｙ，ａｎｄｈｅｎｃｅｔｈｅａｃｔｉｖｅｒｅｇｉｏｎ
ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｕｒｆａｃｅｉｓｐａｉｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｌｉｆｅｔｉｍｅｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｍａｔｅｒｉａｌｉｓａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｔ
ｍａｔｅｒｉａｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ－ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｅｇｉｏｎ．ｗｈｉｃｈｉｓｉｎｓｅｎｓｉｆｉｖｅｔｏｔ１１ｅ
ｑｕａｌｉｔｙ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｆｅｃｔ，ｉｎｔｈｅｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔｉｓａｌｓｏａｎ模版英文
ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｍａｎｙｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ａｎＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓ也ｅｍｏｓｔｓｉｍｐｌｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆ
ａｎｄＣＯｌＴｌｍｏｎｏｎｅ．Ｏｎｔｌｌｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｃａｒｒｉｅｒ’ｓｂｅｈａｖｉｏｒｉｓａｌｓｏｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｐｒａｃｔｉｃｅｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅ
ａｎｄｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐｈｅｎｏｍｅｎａ，ａｎｄａｌｓｏａｌｗａｙｓａｎｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｓｕｂｊｅｃｔ．
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅＳｉＭＯＳｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐｈｅｎｏｍｅｎａｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｏｉｎｔｓａｒｅｉｎｔｈｅｆｏ
ｌｌｏｗｉｎｇｓ：①Ｔｈｅｓｅｒｉｅｓｏｆｓｔｕｄｙ０１＂１ｔｈｅＭＯＳ－Ｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
１．Ｏｎｔｈｅｓｔｅｐ－ｖｏｌｔａｇｅｍｅｔｈｏｄ
（１）Ｔ１ｌｅｃ－ｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｈａｓｂｅｅｎｄｅｓｃｒｉｂｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｎｅｗｍｏｄｅ／，ａｎｄｈｅｎｃｅｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｌｉｆｅｔｉｍｅｆｏｒｍｕｌａｗａｓｇｉｖｅｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．
（２）Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｗａｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｗａｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆＣＡＭｓｙｓｔｅｍ．
（３）Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｐｒｅｖｉｏｕｓｗｏｒｋ，ａｓｉｍｐｌｅａｎｄｑｕｉｃｋｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ
ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｌｉｆｅｔｉｍｅｕｎｄｅｒｖｏｌｔａｇｅ
ｓｔｅｐｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．
２．Ｏｎｔｈｅｌｉｎｅａｒｓｗｅｅｐｖｏｌｔａｇｅｍｅｔｈｏｄ
检测试纸怎么用（１）ＡｎｉｍｐｒｏｖｅｄｎｅｗｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭＯＳ．ＣＣ－ｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｕｎｄｅｒｔｈｅｌｉｎｅａｒｓｗｅｅｐｖｏｌｔａｇｅ，ａｎｄｈｅｎｃｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．
（２）Ｄｕｅｔｏｔｈｅｌｏｗｅｒａｃｃｕｒａｃｙｎｅｅｄｅｄｉｎｔｈｅｏｎ．１ｉｎｅｐｒｏｃｅｓｓｍｏｎｉｔｏｒｂｕｔｔｈｅｓｈｏｒｔｅｒｔｉｍｅｃｏｎｓｕｍｉｎｇ，ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒａｐｉｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄａｎｅａｓｙｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ｎｌｅｍａｉｎａｄｖａｎｔａｇｅｉｓｔｈａｔｔｈｅｔｉｍｅｃｏｎｓｕｍｉｎｇｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎｒｅｄｕｃｅｄ，ｏｆｆｔｈｅｃｏｎｔｒａｒｙ，ｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｗｏｒｋｗｅｒｅｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｒａｐｉｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｂｕｔｔｈｅｔｉｍｅｃｏｎｓｕｍｉｎｇｉｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｏｕｌｄｎｏｔｂｅｒｅｄｕｃｅｄ．
