D2 Kapazitätsspannung (C-V-Profilierung)

Thema

Die Breite der Verarmungszone dieses pn-Übergangs – dieselbe Breite, die bereits in einem anderen Modell dieser Anordnung ermittelt wurde – bestimmt die Kapazität des Übergangs in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Diese Verarmungszone, die auf beiden Seiten des Übergangs frei von Ladungsträgern ist, wirkt wie das Dielektrikum eines Plattenkondensators, der von den beiden geladenen Bereichen auf beiden Seiten gebildet wird. Eine größere Verarmungszone vergrößert den Abstand zwischen diesen beiden effektiven Platten und führt somit zu einer geringeren Übergangskapazität. Gemäß demselben Modell bewirkt eine höhere Sperrspannung an diesem Übergang eine größere Breite der Verarmungszone und folglich eine geringere Übergangskapazität.

Das bedeutet, dass die an den Übergang angelegte Sperrspannung ebenfalls zu einer größeren Breite der Verarmungszone und damit zu einer geringeren bei dieser Spannung gemessenen Übergangskapazität führt. Dieselbe Kapazität dieses Übergangs, gemessen entlang eines Spannungsdurchlaufs anstatt bei einer festen Spannung, erzeugt eine Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie. Dieses Modell invertiert diese Kennlinie gemäß der Schottky-Analyse, um das Tiefendotierungsprofil des Übergangs zu bestimmen: Jede angelegte Spannung in diesem Spannungsdurchlauf entspricht über dieselbe Breite der Verarmungszone einer bestimmten Tiefe innerhalb des Übergangs. Die lokale Steigung dieser Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie bei derselben Spannung offenbart mittels der Schottky-Analyse die Dotierungskonzentration in dieser Tiefe. Die Tatsache, dass diese Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie in einem bestimmten Abschnitt des Spannungsdurchlaufs eine steilere Steigung aufweist, bedeutet, dass die Schottky-Analyse eine höhere Dotierungskonzentration für die diesem Abschnitt entsprechende Tiefe aufzeigt.

Daher ermöglicht uns dieses Modell mit der Kapazität dieses Übergangs und dem Tiefendotierungsprofil, bei dem er geöffnet wurde, die Rekonstruktion – ohne den Übergang physisch zu segmentieren –, wie sich die Dotierungskonzentration Schicht für Schicht ändert, während der angelegte Spannungsdurchlauf die Breite der Verarmungszone immer weiter in die Tiefe ausdehnt. Je größer der angelegte Spannungsbereich an diesem Übergang ist, bis hin zu einer höheren Sperrspannung, desto detaillierter kann diese Schottky-Analyse das Dotierungsprofil rekonstruieren. Begrenzt wird sie lediglich durch die Durchbruchspannung desselben Übergangs, welche ein anderes Modell dieser Anordnung detaillierter beschreibt. Da die Breite der Verarmungszone, bei der dieses Modell geöffnet wurde, der Breite der Durchbruchspannung dieses Übergangs entspricht, kann dieses Modell mit diesem angelegten Spannungsbereich in der Praxis nicht über die durch diese Durchbruchspannung zulässige Spannung hinaus erweitert werden.

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