Quasistatic CV characterization: Overview and implementation of a complete measurement system with comparison to other CV methods
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2016-02-15
Department
Major/Subject
Sähköfysiikka
Mcode
S3014
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
12+66
Series
Abstract
Capacitance-voltage measurements are a versatile tool for characterizing semiconductordielectric interfaces and can be used to determine dielectric film thickness, charge, and surface state density as well as other physical parameters. The measurements can be performed using charge-based quasistatic or impedance-based high-frequency methods. The parameters of the measured structure are then extracted by comparing the capacitance-voltage response of these different methods with each other or with the response of a theoretical model of an ideal structure. Alternatively a contactless corona charge-based characterization method can be used. In this thesis the different methods, each with their advantages and disadvantages, are compared. Additionally a comprehensive guide for performing these measurements and extracting physical parameters from the measured data as well as the necessary background physics are provided emphasizing quasistatic measurements. None of the covered methods could replace the others under all possible circumstances so comprehension of the strengths and weaknesses of the different methods is required. Quasistatic method has the advantage of measuring surface state density over a wider region in the semiconductor bandgap than the other methods. As a consequence a significant part of the measurements were dedicated to surface state density extraction and comparison of results with newer corona charge-based technology.CV-mittaukset ovat monipuolinen työkalu puolijohteiden ja eristeiden välisten rajapintojen karakterisointiin, mahdollistaen kalvon paksuuden, varauksen, pintatilojen tiheyden ja muiden fyysisten parametrien määrittämisen. Mittaukset voidaan suorittaa kvasistaattisina tai korkeataajuuksisina. Mitatun rakenteen parametrit voidaan tämän jälkeen selvittää vertaamalla rakenteen kvasistaattisia tai korkeataajuisia CV-vasteita toisiinsa tai teoreettisen mallin ideaalisen rakenteen vasteeseen. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kontaktitonta koronavarukseen perustuvaa karakterisointimenetelmää. Tämän diplomityön tarkoitus on vertailla eri menetelmien vahvuuksia ja heikkouksia. Lisäksi tarkoituksena on tarjota kattava hakuteos mittausten suorittamiseen, fyysisten parametrien määrittämiseen mitatusta datasta sekä vaadittava taustateoria painottaen erityisesti kvasistaattisia mittauksia. Yksikään käsitellyistä menetelmistä ei kyennyt korvaamaan muita kaikissa mahdollisissa olosuhteissa joten eri menetelmien vahvuuksien ja heikkouksien tunnistaminen on välttämätöntä. Kvasistaattisen menetelmän etuna on pintatilatiheyden määrittäminen laajemmalta osalta puolijohteen kiellettyä energia-aluetta muihin menetelmiin nähden. Tämän vuoksi tulosten käsittelystä huomattava osa on omistettu pintatilatiheyden määrittämiseen mittaustuloksista ja tulosten vertailuun uudemman koronavarausteknologian kanssa.Description
Supervisor
Savin, HeleThesis advisor
Kumar, NavneetKeywords
Capacitance-Voltage, CV, MOS, COCOS, thin film, surface states