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Current and capacitance transient responses of MOS capacitor. I. General theory and applications to initially depleted surface without surface states

1972; Wiley; Volume: 11; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2210110131

1521-396X

C. T. Sah, H.-S. Fu,

Semiconductor materials and interfaces

The general theory of high frequency capacitance and current transients under arbitrary applied voltage transient is developed which includes both surface states and nonuniform spatial distribution of bulk generation—recombination centers. It is then applied to the special case of initially depleted surface without surface states and with a constant bulk center concentration. Experimental examples are given using gold doped Si devices to illustrate the evaluation of the concentrations of the gold centers and majority shallow level impurity and of the thermal emission rates of trapped electrons and holes at the gold centers in the surface space charge layer. Eine allgemeine Theorie der Hochfrequenzkapazitanz und der Änderung des Stromes als Funktion der Zeit bei Anlegen einer beliebigen, zeitabhängigen Vorspannung wird abgeleitet. Sie berücksichtigt sowohl Oberflächenenergieniveaus als auch eine räumliche Verteilung der Generations—Rekombinationszentren im Innern des Kristalls. Die Theorie wird dann auf den speziellen Fall der ursprünglich von Ladungsträgern entleerten Oberfläche ohne Oberflächenenergieniveaus mit einer konstanten Konzentration der Generations—Rekombinationszentren im Innern des Kristalls angewandt. Als experimentelles Beispiel wird die Konzentration der Goldzentren, die Konzentration der flachen Verunreinigungen und die thermischen Emissionsraten von Elektronen und Löchern, die im Raumladungsbereich an der Oberfläche in Goldzentren eingefangen sind, bestimmt.