Контроль дифференциального сопротивления p–n-переходов биполярного транзистора в активном режиме методом импедансной спектроскопии

Контроль параметров готовых транзисторов и межоперационный контроль при их изготовлении являются необходимыми условия выпуска конкурентоспособных изделий электронной промышленности. Традиционно для контроля биполярных транзисторов используются измерения на постоянном токе и регистрация вольт-фарадных характеристик. Проведение измерений на переменном токе позволит получить дополнительную информацию о параметрах биполярных транзисторов.

Цель работы – показать возможности метода импедансной спектроскопии для контроля дифференциального электрического сопротивления p–n-переходов биполярного p–n–p-транзистора в активном режиме.

Методом импедансной спектроскопии исследован p–n–p-транзистор КТ814Г производства ОАО «ИНТЕГРАЛ». На переменном токе в интервале частот 20 Hz–30 MHz определены значения дифференциального электрического сопротивления и емкости p–n-переходов база–эмиттера и база–коллектора при постоянных токах базы от 0,8 до 46 µA.

Результаты работы могут быть использованы при отработке методик выходного контроля дискретных биполярных полупроводниковых приборов.

1. Ng, K.K. Complete guide to semiconductor devices / K.K. Ng. – New York : Wiley, 2002. – xxiv+740 p.

2. Sze, S.M. Semiconductor devices: Physics and technology / S.M. Sze, M.K. Lee. – New York : Wiley, 2012. – x+578 p.

3. Nicollian, E.H. The Si-SiO2 interface – electrical properties as determined by metal-insulator-silicon conductance technique / E.H. Nicollian, A. Goetzberger // Bell Syst. Tech. J. – 1967. – Vol. 46, no. 6. – P. 1055–1133. DOI: 10.1002/j.1538-7305.1967.tb01727.x

4. Baumann, P. Parameterextraktion bei Halbleiterbauelementen. Simulation mit PSPICE / P. Baumann. – Wiesbaden : Springer Vieweg, 2019. – x+191 p. DOI: 10.1007/978-3-658-26574-8

5. Poklonski, N.A. Kinetics of reverse resistance recovery of silicon diodes: The role of the distance the metallurgical p+n-junction–defect layer formed by 250 MeV krypton implantation / N.A. Poklonski [et al.] // Physica B. – 2009. – Vol. 404, no. 23–24. – P. 4667–4670. DOI: 10.1016/j.physb.2009.08.129

6. Impedance spectroscopy: Theory experiment, and applications / Ed. by E. Barsoukov, J.R. Macdonald. – Hoboken : Wiley, 2018. – xviii+528 p. DOI: 10.1002/9781119381860

7. Cho, C.-H. Characterization of electronic structure of silicon nanocrystals in silicon nitride by capacitance spectroscopy / C.-H. Cho [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2010. – Vol. 96, no. 22. – P. 223110 (3 pp.). DOI: 10.1063/1.3431572

8. Поклонский, Н.А. Электропроводность композиционных материалов на основе мелкодисперсного кремния вблизи перехода диэлектрик–металл / Н.А. Поклонский [и др.] // Неорганические материалы. – 2004. – Т. 40, № 11. – С. 1293–1298.

9. Winterhalter, J. Analysis of admittance data: Comparison of a parametric and a nonparametric method / J. Winterhalter [et al.] // J. Comput. Phys. – 1999. – Vol. 153, no. 1. – P. 139–159. DOI: 10.1006/jcph.1999.6269

10. Lauwaert, J. A simple correction method for series resistance and inductance on solar cell admittance spectroscopy / J. Lauwaert [et al.] // Sol. Energ. Mat. Sol. C. – 2010. – Vol. 94, no. 6. – P. 966–970. DOI: 10.1016/j.solmat.2010.01.025

11. Poklonski, N.A. Impedance and barrier capacitance of silicon diodes implanted with high-energy Xe ions / N.A. Poklonski [et al.] // Microelectron. Reliab. – 2010. – Vol. 50, no. 6. – P. 813–820. DOI: 10.1016/j.microrel.2010.02.007

12. Поклонский, Н.А. Эквивалентная схема замещения кремниевых диодов, облученных высокими флюенсами электронов / Н.А. Поклонский [и др.] // ЖТФ. – 2010. – Т. 80, № 10. – С. 74–82.

13. Волков, А.С. Анализ экспериментальных результатов по модели Гавриляка–Негами в диэлектрической спектроскопии / А.С. Волков [и др.] // Оптика и спектроскопия. – 2018. – Т. 124, № 2. – C. 206–209.

14. Kowal, J. Model parameterization of nonlinear devices using impedance spectroscopy / J. Kowal, D. Hente, D.U. Sauer // IEEE T. Instrum. Meas. – 2009. – Vol. 58, no. 7. – P. 2343–2350. DOI: 10.1109/TIM.2009.2013927

15. Kavasoglu, A.S. Simulation for capacitance correction from Nyquist plot of complex impedance– voltage characteristics / A.S. Kavasoglu, N. Kavasoglu, S. Oktik // Solid-State Electron. – 2008. – Vol. 52, no. 6. – P. 990–996. DOI: 10.1016/j.sse.2008.02.004

16. Campbell, D. Evaluation of possible equivalent circuits for the description of the CV characteristics of heavily irradiated Si diodes / D. Campbell, A. Chilingarov, T. Sloan // Nucl. Instrum. Meth. A. – 2005. – Vol. 552, no. 1–2. – P. 152–157. DOI: 10.1016/j.nima.2005.06.024