-Dioden
Das CP-Experiment in Dünnfilm SOI -Dioden unterscheidet sich
von seinem Äquivalent in Substrat-MOSFETs.
Während beim Substrat-MOSFET eine prinzipiell symmetrische
Struktur - mit der Symmetrieachse in der Kanalmitte -
vorliegt, ist eine -Diode grundsätzlich asymmetrisch
aufgebaut.
Ohne Beschränkung der
Allgemeinheit werden die folgenden Annahmen
für das Dünnfilm SOI-Bauelement getroffen und in den folgenden
Abschnitten beibehalten:
Als Filmmaterial wird schwach 
-dotiertes
Silizium (
-Gebiet) genommen, die Source-Zone ist
-dotiert (Kathode), die Drain-Zone ist
-dotiert (Anode).
Diese Anordnung korrespondiert mit einem 
-Kanal-MOSFET.
Elektronen sind deshalb Minoritäten im
-Gebiet und können von
der Kathode über den Source-seitigen 
-Übergang
geliefert werden, sobald eine entsprechende
Spannung an einem der beiden Gate-Kontakte anliegt.
Die Löcher sind Majoritäten im Filmmaterial
und kommen von der Anode, dem hoch dotierten -Gebiet.
Das Bauelement besitzt zwei Grenzflächen
(siehe Abbildung 4.1).
An beiden existieren Grenzflächen-Störstellen.
Zur Vereinfachung der Beschreibung des Experimentes
sei die Störstellendichte am Backinterface
vorerst vernachlässigt.
Weiters sei jeglicher Einfluß
von Volumenstörstellen im Siliziumfilm vernachlässigt.
Beim CP-Experiment sind Anode und Kathode
über ein empfindliches Strommeßgerät mit
dem Referenzpegel verbunden.
An der Kathode liegt eine kleine positive Spannung 
,
sodaß der -Übergang an der Source-Seite
in Sperrichtung gepolt ist.
Das Frontgate wird mit einer trapezförmigen
Spannung der Frequenz 
, der Rampensteigzeit
und der Rampenfallzeit 
gepulst.
Das Frontinterface
wird dadurch abwechselnd in Inversion - beim positiven
Plateau der Gate-Spannung - und in Akkumulation - beim
negativen Plateau der Gate-Spannung - versetzt.
Ohne Grenzflächen-Störstellen
fließt als Gleichstromkomponente
der transienten Kontaktströme (
und 
)
über das Strommeßgerät nur der sehr kleine
Sperrstrom des Source-seitigen -Überganges.
Aufgrund der Anwesenheit von umladbaren
Grenzflächen-Störstellen
tritt der CP-Effekt ein:
Die während der Inversionszeit in den Grenzflächen-Störstellen
eingefangenen und während des Überganges von der
Inversion zu Akkumulation durch stationäre bzw. nichtstationäre
Emission nicht emittierten Elektronen rekombinieren
mit den von der Anode kommenden Löchern.
Der Gleichanteil dieses transienten Rekombinationsstromes
ist das CP-Signal 
==
.
Variiert man bei gleichbleibender Amplitude 
das Niveau 
(unteres Niveau) bzw. 
(oberes Niveau) der Frontgate-Spannung,
so verschwindet das CP-Signal, wenn das
Frontinterface entweder nicht invertiert
oder nicht akkumuliert wird (siehe Abbildung 4.7
im Abschnitt 4.4.1).
Wird die Grenzfläche nur schwach invertiert oder
akkumuliert, so variiert das CP-Signal zwischen
seinem charakteristischen Maximum, das der Umladung
eines großen Teils der Grenzflächen-Störstellen entspricht,
und Null. Dieser Übergangsbereich wird von diversen
Bauelement-Parametern wie z.B. Dotierungsprofil,
räumliche Verteilung der Störstellen am bzw. im
-Übergang,
Verteilung der Störstellen an der LOCOS-Isolation
in Kanalweitenrichtung (3D-Effekt),
Meßfrequenz, beeinflußt.
Der Scheitelwert der Kurve ist in erster Linie abhängig
von der effektiven Kanallänge 
, der Pulsfrequenz
und den Flankensteilheiten 
.
Siehe dazu die Abschnitte 4.3.1-4.3.3.
Die Vernachlässigung der Störstellen
am Backinterface ist aufgrund
ihrer hohen Dichte 
bei dünnen und
niedrig dotierten SOI-Bauelementen nicht zulässig.
Um Parameter dieser Störstellen zu extrahieren,
wird die Rolle von Front- und Backinterface
vertauscht, indem die Trapezspannung über einen
Verstärker an das Backgate angelegt wird.
Da die Oxiddicke der vergrabenen
Schicht 
wesentlich größer als die Filmdicke 
ist, muß die Pulsamplitude der
Pumpspannung am Backgate entsprechend größer sein.
Der CP-Strom im Strommeßgerät wird nunmehr durch den CP-Effekt
am Backinterface erzeugt.
Schließlich kann durch
simultane kohärente Pulsung beider Gates Ladung durch
die Störstellen beider Grenzflächen gepumpt werden.
Der resultierende CP-Strom setzt sich in diesem Fall
aus den Anteilen beider Grenzflächen zusammen.