Способ определения емкости области пространственного заряда в полупроводнике и диэлектрика полупроводниковых структур

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения емкости области пространственного заряда и диэлектрика в полупроводниковых структурах. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах . Образец, содержащий гетеропереход , освещают светом, поглощаемым в материале с более узкой шириной запрещенной зоны, и регистрируют завис1шость напряжения от времени на ем1юсти, включенной последовательно с гетеропереходом. Измерения повторяют при другом значении емкости включенной последовательно с гетеропереходом . Измеряют значения напряжений , соответствующие точкам излома полученных зависимостей и по ним про изводят расчет искомой емкости. Способ позволяет определить также емкость диэлектрика в МДП структурах и туннельно тонких диэлектрических слоев. Данный способ позволяет умень щить влияние токов утечки, что повышает точность определения емкости. 4 ил. - Р (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЛК„1402201 (51)4 H 01 L 21!66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4030828/31-25 (22) 29.12.85 (46) 23.10.89.. Бюл. K - 39 (71) Институт радиотехники и электроники А11 СССР (72) В.И.Поляков, П.И,Перов и О.Н.Ермакова (53) 621.382(088 ° 8) (56) 3 и С Физика полупроводниковых приборов, М,: Мир, 1984, с. 386-393.

Е. Kamieniecki Determination of surface Space charge capacitance using а light ргоЪе J. Vac Sci ° Technol, 20(3) March 1982, р. 811-814. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН1И ЕИКОСТИ ОБЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКЕ И ДИЭЛЕКТРИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР (57) Изобретение относится к полупро.водниковой технике и может быть использовано для определения емкости области пространственного заряда и диэлектрика в полупроводниковых

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения емкости области пространственного заряда и диэлектрика в полупроводниковых структурах.

Цель изобретения — повышение точности и обеспечение определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах.

На фиг. 1 приведена зонная энергетическая диаграмма полупроводникового гетероперехода; на фиг. 2 — .

2 структурах. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах. Образец, содержащий гетеропереход, освещают светом, поглощаемым в материале с более узкой шириной запрещенной зоны, и регистрируют зависимость напряжения от времени на емкости, включенной последовательно с гетеропереходом. Измерения повторяют при другом значении емкости включенной последовательно с гетеропереходом. Измеряют значения напряжений, соответствующие точкам излома полученных зависимостей и по ним производят расчет искомой емкости. Способ позволяет определить также емкость диэлектрика в ИДП структурах и туннельно тонких диэлектрических слоев, Данный способ позволяет уменьшить влияние токов утечки, что повышает точность определения емкости.

4 ил. зонная энергетическая диаграмма ИДП-. структуры, где Е „, Е - ширина за— прещенных зон;,, — изгибы зон;

Ес, Е и Е у — энергетические положения, соответственно зоны проводимости, уровня Ферми и валентной зоны;

V „ .!2 — толщины областей пространственного заряда в полупроводниках;

hrd — энергия квантов возбуждающего света, d — толщина диэлектрического слоя; 11 †. металл; на фиг. 3 — эквивалентная схема исследуемого образца при освещении светом с Е1 (Ьы <Е qi в.1402201 1 гь мерялась временная зависимость фотон- отклика с помощью осциллографа С8-17.>

Наблюдаемая форма фотоотклика была аналогична изображенной на фиг. 4, Измеренное значение фотоотклика в точке излома V =16 мВ. Затем вместо

1 емкостной1 нагрузки С ц =500 пф последовательно с исследуелым образцом

10 была присоединена емкостная нагрузка

С „ =1000 пф и измерено соотнетстнующее значение фотоотклика в точке излома V@ =11 мВ. Подставляя в расчет2 ную формулу измеренные значения V, 15 и V, а также известные значения

С„, Cz определена емкость слоя ин- Р1„Са з

11 10 з-16 10-з

--600 пф

Измерительной схеме, где С, — никос

Материала с большей шириной эапреще а Е. 4, И Ео г ной зоны (C,.-" — ---- = — — - (+ cM

2qр, ц, Дпя полупроводникового материала и — — (Ф/см ) для диэлектрика

Е» Ео

» где Е, — диэлектрическая проницаемо

Материала, f — диэлектрическая про н ицаемость вакуума, 11, — концентра я нескомпенсированных примесей в олупроводнике, q — заряд электрона

М вЂ” сопротивление утечки материала, t

6 большей шириной запрещенной зоны;

Ц вЂ” емкость материала с меньшей ши иной запрещенной зоны, R, — сопрот ение объемных кназинейтральных обастей полупроводников; Бф — фотоЭДС, оявляющаяся при освещении образца; ! емкостная нагрузка; V y — фотонаряжение (фотоотклик); на фиг, 4— ременная зависимость .фотоотклика

1 (t) при освещении образца светом.

Кривая 1 — при С„=С,, кривая 2— .цри С„=С н, С Ä CC >, . Чф,— значение фотоотклика в точке излома на занисиМости Uy(t) при С„=С и» V. — при C„=

= С » где С„и С „- первое и второе значения емкостной нагрузки. ЗО

Вид экспериментальных занисимосVef3 V (t) для исследованных гетероереходов GaAS-Аl Са,„Лз при С „ =

"1

500 пф, C и =1000 пф, 2„,=10 с сонадает с видом V (t) па фиг. 4.

Способ был использован для определения емкости материала с большей п1ириной запрещенной зоны А1„Са,„Аз в г етеропереходе СаЛэ-Л1„Са,„As (EgGahs » эВ» EgAl<-xAs 1„8 эВ) с,щ толщиной слоя Al>Ga, „As - 1 мкм, Освещение производилось со стороны

Al„Ga<„As импульсом светя с энергией квантов Ъы 1,5 эВ, поглощаемым только в GBAs Для освещения использовалась электронная фотонспышка (с длительностью импульса -.200 мкс и электрической энергией 36 Дж) с набором нейтральных и интерференционных фильтров. Интенсивность света составляла 10 змВт/см . Последовательно с образцом включялясь еихостн ая нагрузка CH=500 пф, и на ней из1

Сн„Чф„-Сн 7 » ЧФт-U4 -!0 16-10 — 1О 11 10

Найденное значение С, совпадает с расчетной величиной дачной емкости.

Ф о р м у л я и з о б р е т е н и я

Способ определения емкости области пространственного заряца в полупроводнике и диэлектрика полупроводниковых структур, включающий освещение исследуемого образца светом., отличающийся тем, что с целью повьш ения точности и обеспечения определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах, образец освещают светом, поглощаемым только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны, и на емкостной нагрузке, включенной последовательно с исследуелым образцом, измеряют временную зависимость фотоотклика V (t) от начала освещения до появления на ней излома, затем измеряют неличину емкостной нагрузки и понторяют измерения при тех же условиях освещения и по значениям фотоотклика V > в точках излома, а также по известным величинам емкостных нагрузок проводят расчет емкости диэлектрика или области пространственного заряда.

1402201

1402201

Составитель Л,Смирнов

Редактор Н.Тимонина Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Заказ 6882 Тираж 694 Подписное

ВВИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4(5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101