Устройство для измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниках

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, содержащее блок Нс1магничивания, соединен ,ный с генератором переменного тока, источник света и оптически связанный с ним модулятор света, блок регистрации , отличающееся тем, что, с делью повышения точности измерения величины времени жизни, блок намагничивания выполнен в виде двух параллельных пластин со сквозной продольной щелью, один конец которых замкнут, а два других подключены к генератору тока, при этом продольная ось симметрии щели перпендикулярна продольной оси источника и модулятора света и пересекает ее. (Л С О f сл N5 О to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

33 0 01 R 31/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ШВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

rI0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3471305/18 — 21 (22) 14.07.82 (46) 23.02.84. Бюл. 9 7 (72) В.Ф. Стельмах и В.И. Уренев (71) Белорусский государственный университет им. В.И. Ленина (53) 621 ° 382.2(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 748250, кл. G 01 R 31/26, 1977.

2. Ковтонюк Н.Ф, Концевой Ю.А.

Измерение параметров полупроводниковых материалов. М., "Металлургия", 1970, с. 199. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ

ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, содержа„.SU(II) А щее блок намагничивания, соединенный с генератором переменного тока, источник света и оптически связанный с ним модулятор света, .блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точносTH измерения величины времени жизни, блок намагничивания выполнен в виде двух параллельных пластин со сквозной продольной щелью, один конец которых замкнут, а два других подключены к генератору тока, при этом продольная ось симметрии щели перпендикулярна продольной оси источника и модулятора света и пересе. кает ее.

1075202

Изобретение относится к технике измерения параметров полупроводниковых материалов в магнитном поле и может быть использовано в полупроводниковой промышленности для контроля времени жизни (|,) носителей заряда в кремниевых пластинах нераз- рушающим методом на различных стадиях технологического процесса производства полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известно устройство для измереи ния о неосновных носителей заряда, содержащее генератор тока, генератор переключающих импульсов напряжения, усилитель и блок регистрации. Величину ь определяют по времени восстановления обратного тока р-и-перехода, либо из зависимости величины прямого тока р-и-перехода от соответствующего значения диффузионной 20 емкости (1) .

Недостатком известного устройсгва является то, что оно относится

Ф% к разрушающим методам измерения (., поскольку требует формирования на поверхности исследуемого кристалла р-п-перехода.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство, содержащее блок намагничива- З0 ния, соединенный с генератором переменного тока, источник света и модулятор света, оптически связанные, блок регистрации. Время жизни неосновных носителей заряда опре- 35 деляют по величине напряжения фотоэлектромагнитного эффекта (ФЭМ) (2) .

Недостатком указанного устройства является то, что напряжение ФЭМ-эф- . фекта освещенного участка полупро- 40 водника измеряют на частоте модуляции светового луча. Однако на этой же частоте к входу измерителя напряжения приложены паразитные фото-ЭДС возникающие в областях кристалла 45 с неоднородным распределением примесей Ф в приконтактных участках.

Наличие паразитных сигналов ограничивает точность и чувствительность метода, особенно при измерении малых значений времени жизни неосновных носителей заряда, которое характерно для материалов, используемых в быстродействующих полупроводниковых приборах и интегральных схемах.

Другим недостатком этого устройства являются ограничения при измерениях распределения по пластинам полупроводников больших размеров, поскольку в этом случае необходимо испольэовать магниты с большим ра- 60 бочим зазором, что приводит к сни« жению напряженности магнитного поля его однородности и соответственно к снижению чувствительности и точнос ти измерений, а также к увеличени о 65 металлоемкости и энергопотребления установки. Кроме того, у данного устройства низкая производительность поскольку вследствие низкой чувствительности выделение полезного сигнала на фоне паразитных фото-ЭДС требует увеличения времени регистрации.

Цель изобретения — повышение точности измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниках.

Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем блок намагничивания, соединенный с генератором переменного тока, источник света и оптически связанный с ним модулятор света, блок регистрации, блок намагничивания выполнен в виде двух параллельных пластин со сквозной продольной щелью, один конец которых замкнут, а два других подключены к генератору тока, при этом продольная ось симметрии щели перпендикулярна продольной оси источ ника и модулятора света и пересекает ее.

На чертеже представлена схема данного устройства.

Устройство, содержит источник 1 света, модулятор 2 света, оптически связанный с источником, блок намагничивания, выполненный-в виде двух параллельных металлических пластин

3 и 4, со свкозной щелью 5, один конец которых замкнут, а два других, подключены к генератору б переменного тока, блок 7 регистрации, сое диненный с исследуемой полупроводниковой пластиной 8 с помощью двух зондов 9 и 10.

Устройство работает следующим образом;

Ток от генератора б переменного тока, протекая по параллельным металлическим пластинам 3 и 4, создает переменное магнитное поле между параллельными пластинами в месте расположения исследуемой полупроводниковой пластины, достаточной для регистрации ФЭМ-эффекта величины. Луч света от источника 1 через модулятор 2 освещает участок ис". следуемой полупроводниковой пластины 8 с частотой Сд,щ . Сигнал

ФЭИ-эффекта измеряется с пбмощью зондов 9 и 10 блоком 7 регистрации на разностной частоте ы магнитная (дс или суммарной я 8arH + а< частоте.

Передвигая в зазоре между параллельными металлическими пластинами

3 и 4 исследуемую полупроводниковую пластину 8 либо смещая вдоль щели

5 луч света с зондами 9 и 10, можно измерять распределение вре1075202

Составитель Т. Иванова

Редактор С. Патрушева Техред Т.Маточка 1 Корректор М, р}ароши

Заказ 493/39 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

%can жизни в исследуемой полупро;водниковой пластине 8..

В предлагаемом устройстве регистрация сигнала с исследуемой полупроводниковой пластины производится

Ма частоте(дма н + Исмет)

Значенияисвети,е„мЖВ т+ Q могн ограни" .чены сверху скин-эффектом. Скин-эффект приводит к увеличению сопро.тивления лент, что не дает возможности достигнуть необходимой надежности магнитного поля, а следователь но, огпаничивает чувствительность регистрации.

СнизУЯсве1. И фасм >мс рм-()срю ограничены частотой сети 50 Гц и ее гармониками. Наводки со стороны сети ограничивают чувствительность:-регистрации.

Полосу частот 0-50 Гц можно использовать, но нецелесообразно по экономическим соображениям:(увеличение металлоемкости трансформатора, создание дорогостоящих фильтров в области низких частот .

Кроме того, благодаря указанной конструкции электромагнита в виде параллельных .металлических пластин со щелью имеется возможность выбора оптимального для чувствительной регистрации диапазона частот Q щ„

Исз и соответственно(моьм + Мсв т) оьм сво ° .Это обеспечивает повышение точности измерения и сокращение времени . регистрации. Вместе с тем, указанная конструкция позволяет располагать в зазоре между параллельными

10 металлическими пластинами плоские полупроводниковые пластины большого диаметра без уменьшения величины и однородности переменного магнитного поля, что также обеспечивает

15 повышение точности измерений времени жизни на полупроводниковых пластинах большого диаметра.

Таким образом, данное устройство дает возможность неразрушающим спосОбом контролировать с высокой точностью однородность распределения величины времени жизни носите,лей заряда в полупроводниковых пластинах большого диаметра, в Йас2g:Toÿùåå время широко применяемых в полупроводниковой микроэлектронике.