6.6. Методы определения параметров МОП ПТ из характеристик

Покажем, как можно из характеристик транзистора определять параметры полупроводниковой подложки, диэлектрика и самого транзистора. Длину канала L и ширину W обычно знают из топологии транзистора. Удельную емкость подзатворного диэлектрика С_ox, а следовательно, и его толщину находят из измерения емкости C-V затвора в обогащении. Величину порогового напряжения V_T и подвижность μ_n можно рассчитать как из характеристик в области плавного канала (6.10), так и из характеристик транзистора в области отсечки (6.12). В области плавного качала зависимость тока стока I_DS от напряжения на затворе V_GS - прямая линия. Экстраполяция прямолинейного участка зависимости I_DS(V_GS) к значению I_DS = 0 соответствует, согласно (6.10),

   (6.32)

Тангенс угла наклона tg(α) зависимости I_DS(V_GS) определяет величину подвижности μ_n:

   (6.33)

В области отсечки зависимость корня квадратного из тока стока I_DS от напряжения на затворе V_GS также, согласно (6.12), должна быть линейной. Экстраполяция этой зависимости к нулевому току дает пороговое напряжение V_T.

Тангенс угла наклона tg(α) зависимости I_DS^1/2(V_GS) определит величину подвижности μ_n:

   (6.34)

На рисунке 6.5 были приведены соответствующие зависимости и указаны точки экстраполяции. Для определения величины и профиля легирования N_A(z) пользуются зависимостью порогового напряжения V_T от смещения канал-подложка V_SS. Действительно, как следует из (6.18), тангенс угла наклона tg(α) зависимости определяет концентрацию легирующей примеси. Зная толщину окисла и примерное значение N_A (с точностью до порядка для определения 2φ₀), из (6.18) можно рассчитать величину и профиль распределения легирующей примеси в подложке МДП-транзистора:

   (6.35)

Эффективная глубина z, соответствующая данному легированию, равна:

   (6.36)

Таким образом, из характеристик МДП-транзистора можно рассчитать большое количество параметров, характеризующих полупроводник, диэлектрик и границу раздела между ними.