d`un semiconducteur par la methode - ETH E

Thèse
no
5261
MESURE
SOUS
VIDE
DES
ETATS
DE
SURFACE
D'UN
SEMICONDUCTEUR
PAR
LA
METHODE
DES
PERTES
DE LA
CAPACITE
M.I.S
Thèse
présentée
à
l'Ecole
polytechnique
fédérale
de
Zurich
pour
l'obtention
du
grade
de Docteur
es
sciences
techniques
par
RAYMOND
JUILLERAT
Ing.él.dipl.
EPFZ
né
le
28
avril
1942
deChâtelat
(BE)
acceptée
sur
proposition
du
professeur
Dr.
M.
J.
O.
Strutt,
rapporteur
du
professeur
Dr.
P.
Wachter,
corrapporteur
aku-Fotodruck
Zurich
1974

RESUME
Ce
travail
concerne
les
mesures
de
capacité
et de
conductlvité
d'un
condensateur
dont
l'isolation
est
réalisée
par
un
espace
vide
de
0,01
mm
et dont
l'une
des
électrodes
est
constituée
par
le
matériel
semiconducteur
dont la
surface
est
testée.
Les
problèmes
mécaniques
posés
par
la
nécessité
de
maintenir
face
au
semiconducteur
à
distance
faible
et
constante
l'électrode
de
mesure ne
sont
pas
simples
à
résoudre.
Les
solutions
adoptées
sont
décrites
en
détail.
Les
problèmes
de
mesure
électrique
posés
par
la
variation
moindre
du
champ
électrique
dans
l'espace
vide
en
fonction
de
la
polarisation
du
condensateur
construit
et
par
la
sensibilité
moindre
de
sa
capacité
aux
variations
de
l'état
de
charge
vers
la
surface
sont
aussi
ardus.
Les
quelques
séries
de
mesures
citées
comme
application
de la
méthode
montrent
que
les
limites
imposées
tant
électriquement
que
mécaniquement
ont
été
repoussées
assez
loin
pour
oser
envisager
un
emploi
de
celle-ci
dans
la
technologie
des
semiconducteurs.
Les
mesures,
effectuées
sur
du
silicium
recouvert
de
son
oxyde
naissant
montrent
l'importance
du
nombre
d'états
libres situés
à
la
surface de
cet
Oxyde.
Les
charges
y
résidant
ont
une
liaison
avec
celles
du
semiconducteur
par
effet tunnel. Un
modèle
est
proposé
pour
cette
liaison.
Enfin
sont
discutés
quelques
développements
et
applications
possibles
de
cette
méthode
de
mesure.

MEASUREMENTS UNDER VACUUM
OF
SURFACE STATES OP
A
SEMICONDUCTOR
USING
THE
M.O.S. CONDUCTANCE
METHOD.
SUMMARY
This
work deals
with
capaoitance
and
conduotance raeasurement
of
a
capacitor,
whose
isolation
is realised
by
a
0.01
mm
evacuated
space.
One of
the
électrodes
consists
of
the
tested
semiconductor
material.
A
part
of
this
thesis
treats the
mechanical
problems
caused
by
the
necessity
to
maintain
a
small
constant
distance
between
the
électrodes. Also
electrically,
difficult
problems
are
posed.
In order
to
obtain
adéquate
polarisation,
it is
necessary
to
apply
a
high
voltage.
The surface states
cause
only
small
variations
of
the measured
capacity.
The
existing
measurement methods
are
improved
and
good
results
can
be
obtained
for
the stated
problems.
The
method should be
usefull
in
the
semiconductor
industry.
The
measurements
carried
out
on
Si with
newly
formed
oxide
showed the
importance
of
the number
of
surface states
on
the
oxide.
Thèse
states
hâve
a
connection with
the
semiconductor
by
the tunnel
effect.
A
model
is
proposed
for
this
phenomenon.
Finally possible improvements
of and
applications
for
this
measurement
method
are
proposed.
-k--

MEASUREMENTS UNDER VACUUM
OF
SURFACE STATES OP
A
SEMICONDUCTOR
USING
THE
M.O.S. CONDUCTANCE
METHOD.
SUMMARY
This
work deals
with
capaoitance
and
conduotance raeasurement
of
a
capacitor,
whose
isolation
is realised
by
a
0.01
mm
evacuated
space.
One of
the
électrodes
consists
of
the
tested
semiconductor
material.
A
part
of
this
thesis
treats the
mechanical
problems
caused
by
the
necessity
to
maintain
a
small
constant
distance
between
the
électrodes. Also
electrically,
difficult
problems
are
posed.
In order
to
obtain
adéquate
polarisation,
it is
necessary
to
apply
a
high
voltage.
The surface states
cause
only
small
variations
of
the measured
capacity.
The
existing
measurement methods
are
improved
and
good
results
can
be
obtained
for
the stated
problems.
The
method should be
usefull
in
the
semiconductor
industry.
The
measurements
carried
out
on
Si with
newly
formed
oxide
showed the
importance
of
the number
of
surface states
on
the
oxide.
Thèse
states
hâve
a
connection with
the
semiconductor
by
the tunnel
effect.
A
model
is
proposed
for
this
phenomenon.
Finally possible improvements
of and
applications
for
this
measurement
method
are
proposed.
-k--