Способ определения параметров примесей в полупроводниках

 

Изобретение относится к полупроводни(совой технике и .может быть использовано для определения концентрации основной, компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии ионизации сопутствующей примеси в полупроводниках . Способ позволяет расширить возможности способа на определение концент4 аций компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии ионизации соответствующей примеси. Исследуемый и эталонный образцы располага-i ют в скрещенных электрическом и магнитном полях-и определяют отнощения значений ЭДС Холла и силы тока, цзмеряемых в образцах в следующих условиях: в области температур вымораживания примеси при освещении образцов излучением иэ диапазона примесного поглощения, в темноте не менее, чем при двух значениях температуры из этой же области, в области темпераг тур истощения примеси. Искомые величины рассчитывают по отнощениям значений ЭДС Холла и силы тока в образцах . По сравнению с базовым объектом , основанным на измерениях температурной зависимости коэффициента . Холла в исследуемом образце, предложенный способ позволяет повЪ|сить точность определения параметров примесей . При относительной погрещности . измерений J X в материалах со степе- , 1 иью компенсации Ах Ю выигрыщ в точ ности составляет 3 порядка. 9

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (51) 5 Н 01 L 21/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 23.06.91. Бюл. в 23 (21) 4167978/25 (22) 26. 12,86 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72). А.С. Веденеев, А.Г. Ждан и В.В. Рыпьков (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

I 1241946, кл. Н Ol Ь 21/66, 1984.

Авторское свидетельство СССР

1 707455, кл. Н 01 L 21/66, 1978. (54) СПОСОБ ОПРСДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПРИМЕСЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ (57) Изобретение относится к полупро" водниКовой технике и,монет быть использовано для определения концентрации основной, компенсирующей и со путствующей примесей и энергии иониэацин сопутствующей примеси в полупроводниках. Способ позволяет расширить возмохности способа на определение концентраций компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии иониэацин соответствующей примеси. Иссле„SU„1419425 А 1 дуеиый и эталонный образцы располага- ют в скрещенных электрическом и магнитном полях .и определяют отношения значений ЭДС Холла к силы тока, изме" ряеиых в образца» в следующих условиях: в области температур вымораживания примеси при освещении образцов излучением из диапазона примеского поглощения, в темноте не менее, чем при двух значениях температуры из этой ке области, в области темпера тур истощения примеси. Искоиые величины рассчитывают по отношениям значений ЭДС Холла и силы тока в образцах. По сравнению с базовым объектом, основанным на измерениях температурной зависимости коэффициента . Холла в исследуемом образце, предлоаенный способ позволяет повйснть точность определения параметров примесей. При относительной погрешности . измерений 13 в материалах со степе-, ! нью компенсации 10 выигрыш в точ ности составляет 3 порядка.

14 19425

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения концентрации основной «омпенсируюшей и сопут5 ствуюшей примесей и энергии ионизации сопутствующей примеси в полупроводниках.

Цель изобретения — расширение возможностей способа на определение кон- fQ центрации основной, компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии иониэации сопутствующей примеси.

Пример. Измерения выполнены на исследуемых образцах слабокомпенсированного кремния, легированного бором Si:В толщиной 6 0,2 см. В качестве эталона используют образец с концентрацией основной примеси N, !

6 -3

2, 1 10 см, с концентрацией ком- 2п

15 пенсируюшей примеси N„=3,8 10 си и с концентрацией сопутствующей примеси И„, много меньшей Я„(11 >7 Б+), со степенью компенсации основной примеси К« I. Исследуемый и эталонный 25 образцы закрепляют в вакуумном гелиевом криостате, охлаждают до произ1ольной температуры иэ области вымораживания основной примеси T=I3 К и

:сыешаi.т ИК-излучением, отвечающим 30 условию иониэации основной примеси— бора. В качестве источника излучения используют внутреннюю поверхность вакуумной камеры криостата, температура которой близка к комнатной

35 (энергия фотонов «100 ИэВ, энергия иониэации основной примеси Е

44,32 мэВ). В продольном электричес- ком поле I В/см и поперечном магнитном пол с магнитной индукцией В 40 0,2 Тл измерены значения V„d/I 1,25®

«1О Ом.см и V„ d/i 2,91 ° 10 Ом см, где Чн — ЭДС Холла; I — - сила тока;

d — толщина образца, волнистой чертой здесь .и далее отмечены величины, 45 относящиеся к эталонному образцу.

Далее образцы зкранируют от излучения„ и при первом значении температуры из области вымораживания основной примеси Т, =20 K измеряют величи"ь V„d/I==i,52 10 Ом.см и V„d/I= с;

7.67«10 Ом см. Устанавливают новое значение температуры из области вымораживания основной примеси T =22,73 К и измеря т Ч d/I- 706 Ом см и V„d/I к . 1

2,96 10 Ом,см. Образцы нагревают до комна.ной температуры, отвечающей условию:;с:пшениц примеси, и измеряю .. :,„е/Т 1*51-!0 Ом см и Ч„с /f

5,06 10 Ом см. Измеренные значения

ЭДС Холла и силы тока подставляют в выражения для расчета степени компенсации основной "примеси исследуемого образца К по отношениям измеренных значений ЭДС Холла и силы тока при освещении образцов, V I d

К 1+(K -1) —" .ю1 и устанавливают, что К 1 ° В этом случае расчет значений энергии ионизации Е, сопутствующей примеси, и

Н» степень компенсации К вЂ” сопутст1 1к вуюшей примеси осуществляют решением системы трансцендентных уравнений, получаемой подстановкой в выражение Й„ак) ?Ч„dK (Ь„Ж ) ТЧ, ХК

IV„dK ТЧн dK Ea "Ey Т 3K Т сП " значений ЭДС Холла и силы тока, измеренных без подсветки при двух значе ниях температуры из области вымораживания основной примеси, где k " постоянная Больцмана.

Величину концентрации основной припримеси N определяют иэ выражения:

ТЧ«d No

11о подставляя в него значения ЭДС Холла и силы тока, измеренные при температуре, выбранной из области Истощения примеси. По величине Н и по рассчитанным К и К вычисляют К„и N+.

Определенные таким образом эначе" ния искомых величин составили:

11,7,3 10 см ; 0„6 10 см

N 3,6 I0 см и Е 30 мэВ.

Изобретение позволяет раздельно определять концентрации основной, компенсирующей и сопутствующей примесей, энергию нониэации сопутствующей примеси в полупроводниках и может быть эффективно использовано для экспрессного определения названных

3 параметров йримесей, а том числе в условиях промышленного производства полупроводниковых материалов.

Формула изобретения

Способ определения параметров примесей в полупроводниках, заключающийся в том, что исследуемый H эталонный образцы помешают в скуешенные электрические и магнитное поля и и 1

Составитель Л. Петрович .Редактор T. Куркова Техред М.Ходанич Корректор Р

В. Гирняк, Тираж 375 Заказ 2569

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

3 l4 меряют ЭДС Холла и силу тока в этих образцах при их освещении излучением, соответствующим условию нонизации основной примеси, при температуре образцов, выбранной иэ области вымора. аивания основной примеси, о т л и— ч а ю шийся тем,,что, с целью расвирения воэможностей способа на определение концентраций компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии иониэации сопутствующей примеси,, дополнительно измеряют ЭДС Холла и

° силу тока в исследуемом и эталонном образцах в отсутствии излучения„ по

4 крайней мере при двух различных значениях температуры, выбранных иэ области выморавивання основной примеси, 5 нагревают образцы до температуры из области истощения основной примеси, при которой повторяют измерения в отсутствии излучения, и рассчитывают концентрацию основной, компенсирую1п щей и сопутствующей примесей и энергию ионизации сопутствующей примеси по отношениям значений ЭДС Холла и силы тока, измеренных в исследуемом и эталонном образцах при указанных

15 температурах.