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MIS構造のC-V測定について
半導体初心者ですが宜しくお願いします。 どの半導体デバイスの教科書にも必ずMIS(MOS)キャパシタのC-V特性が載っています。書いてあることはなんとなくわかるのですが、結局何のためにC-V測定をするのでしょうか。
- rentone1603028
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- rabbit_cat
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最近のデバイス設計者の大きな関心事は、つまり、 1.ゲートがうまくできたか。 ゲート絶縁膜のEOTや厚さのばらつき、ゲート直下の不純物濃度、ゲートの仕事関数など 2.キャリアの移動度が狙った値以上になっているか という2点に集約されるんだと思います。 #1で閾値といったのはちょっと限定しすぎで、C-Vを測るのは、つまりゲートが思ったとおりにできているかを測るためです。 C-V特性の平らなところで、EOTがわかりますし、C-Vのグラフの凹みの深さで不純物濃度が、幅で仕事関数が分かったりします。 Vg-Id特性は、つまりトランジスタ全体の性能で、上の2つの要因を含めいろんな要因が同時に効いてきてしまうので、普通は、まずはとりあえず、、C-V特性を測って1番だけをちゃんと評価して、それから、Vg-Idを測って、1の結果と合わせて移動度を評価っていうのが一般的です。 例えば、IEDMとかでの発表とかをみても、そうしているのが多いですし、実際、C-V特性が載ってない論文があるとたいていC-V特性はどうなのか、っていう突っ込みが入ります。
- rabbit_cat
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デバイス設計者(プロセス設計者)の立場から言えば、C-Vカーブをみることで、MOSの閾値電圧がわかります。 MOSの閾値を狙った値にコントロールするっていうのが、デバイス設計者の一番大きな仕事なわけですが、C-Vカーブがきちんと思い描いていた通りになっていることが分かれば、これが保証されます。 C-Vカーブがきちんとしているのは、不純物濃度、ゲートの仕事関数、ゲート絶縁膜の厚さや均一性が狙った値になっている、ということです。 というわけで、自分でなんかわけわからないデバイスを作ったら、きちんとできてるかを調べるために、まずC-V特性を測ってみます。 回路設計者からすれば、MOSキャパシタをバラクタとして使うこともよくありますから、まあC-V特性もほしいでしょう。
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- 物理学
お礼
なるほど。 閾値電圧がわけるということは要はどのぐらいのゲート電圧で反転層ができるかがわかるんですね。 でも、閾値電圧ならVg-Idがわかればわかると思うのですが、 それでもC-V特性が欲しいのは何故なんでしょうか? 重ね重ね恐縮ですがお願いします。