Способ определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках

 

Изобретение относится к метрологии электрофизических параметров nor лупроводников. Цель изобретения - обеспечение возможности определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках с высокой концентрацией центров, дающие глубокие уровни . Изобретение основано на явлении возникновения колебаний тока в цепи, содержащей поверхностно-барьерный переход , и температурной зависимости периода колебаний тока. На сформированную на исследуемом полупроводнике поверхностно-барьерную структуру подают импульсы напряжения обратного смещения для возбуждения колебаний тока, измеряют период возникающих колебаний в диапазоне температур 200- 400 К. На полученной зависимости находят участок, в котором цериод колебаний экспоненциально уменьшается при повышении температуры, и вычисляют энергию ионизации глубокого уровня по формуле. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4

OllHGAHHE ИЭОБРЕТ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь

Ю

4ь 3 вВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4054907/31-25 (22) 11 ° 04.86 (46) 07.07.88. Бюл. 11 25 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) П ° Т.Орешкин и С.В.Рожков (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1349609, кл. Н 01 L 21/66, 1985.

Орешкин П.T. Рожков С.В. Барьерный слой как резонатор при поверхностно-барьерной неустойчивости. ФТП, 1984, т.18, вып.б, с.1102-1105. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИОНИЗАЦИИ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ (57) Изобретение относится к метрологии электрофизических параметров по.— лупроводников. Цель изобретения— .обеспечение возможности определения

„„SU„„14084 4 А1 энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках с высокой концентрацией центров, дающие глубокие уровни. Изобретение основано на явлении возникновения колебаний тока в цепи, содержащей поверхностно-барьерный переход, и температурной зависимости периода колебаний тока. На сформированную на исследуемом полупроводнике поверхностно-барьерную структуру подают импульсы напряжения обратного смещения для возбуждения колебаний тока, измеряют период возникающих колебаний в диапазоне температур 200400 К. На полученной зависимости находят участок, в котором дериод колебаний экспоненциально уменьшается при повышении температуры, и вычисляют энергию ионизации глубокого уровня по формуле.

14084 4

Иэобре гение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля материалов и структур, используемых для изготов- 5 ления полупроводниковых приборов, Цель изобретения — обеспечение возможности определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках с высокой концентрацией цент- 10 ров, дающих глубокие уровни.

Пример. Определяют энергию ионизации глубоких уровней в полупроводниках, имеющих такую большую концентрацию глубоких центров, что у 15 диода Шоттки, сформированных на основе этих полупроводников, ток смещения соизмерим с током проводимости, что делает невозможным однозначное опре-деление искомого параметра известны- 20 ми методами.

На сформированную структуру металл-полупроводник подают импульсы напряжения смещения обратной полярности25 ! через ограничительный резистор порядка 1 кОм, наблюдая на экране осцилло=графа напряжение на структуре. Величина амплитуды импульса обратного смещения должна несколько превышать напряжение обратимого пробоя (обычно лавинного). При этом в выпрямляющих контактах типа металл-полупроводник с повышенной концентрацией поверхностных центров возникают интенсивные колебания напряжения и тока. Для on35 ределения характера распределения поверхностных центров (непрерывное или пик плотности состояний) далее проводят изиерение зависимости периода возникающих колебаний 1 t от температу,К ры Т, наблюдая период колебаний на экране осциллографа. Температуру структуры изменяют в пределах 200400 К.

Пику плотности состояний, определяемому наличием на поверхности примесных глубоких центров либо структурных дефектов, соответствует экспоненциальное уменьшение периода возникающих колебаний при увеличении 50 температуры. При этом энергию ионизации определяют по формуле

t к йЕ = 2kT 1п --„4Ы

dE — энергия ионизации; постоянная Больцмана,"

Т вЂ” температура; период колебаний;

К мак свелловское нремя релаксации полупроводника:

6„„= 16 т

f. — диэлектрическая проницаемость;

Š— диэлектрическая постоянная; удельное сопротивление полупроводника в базе диода.

Наступление обратимого пробоя фиксируют по неизменности напряжения на структуре при увеличении напряжения импульсов.

Для структур металл-полупроводник, сформированных на кремнии марки КЭФ5, подают импульсное напряжение с длительностью импульсов 120 мкс и скважкостью 400, Напряжение обратимого пробоя порядка 380 В. Экспоненциальное уменьшение периода колебаний (с

14 до 5 мкс) наблюдается в температурном интервале 212-250 К, что соответствует энергии ионизации 0,45 эВ.

Предлагаемый способ отличается простотой аппаратуры, поскольку не нужно измерять релаксацию емкости области пространственного заряда. формула изобретения

Способ определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках, включающий формирование структуры металл-полупроводник, подачу на структуру импульсов напряжения обратного смещения и изменение температуры структуры в пределах 200-400К, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках с высокой концентрацией центров, дающих глубокие уровни, амплитуду импульсов смещения увеличивают до наступления пробоя, не. приводящего к необратимым изменениям исследуемой структуры, регистрируют зависимость периода возникающих колебаний тока, на зависимости определяют участок, на котором период колебаний экспоненциально уменьшается при увеличении температуры и рассчитывают энергию ионизации глубокого уровня по формуле

t y, AH = 2kT 1п

4ff ьу гле ЛЕ

Составитель И.Петрович

Техред A.Кравчук КоРРектоР Л.Патай

Редактор С.Патрушева

Заказ 3357/54 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4

1408474 внеpr R ионизапин глубокого уровня; постоянная Больщчана; температураф при которой производятся измерения

1 период возникающих колебаний тока на участке экспоненциальной зависимости периода колебаний от температуры структуры; и ь — время максвелловской релаксации полупроводника.