MIS構造のC-V測定について

質問

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。

回答No.2

rabbit_cat

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。

回答No.1

rabbit_cat

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。

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。