Способ определения параметров энергетических уровней в полупроводниках и гетероструктурах

 

Изобретение касается контроля электрофизических свойств материалов и может быть использовано для исследования и контроля физических параметров полупроводников и гетероструктур. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение возможности измерений для структур с малыми сопротивлениями утечки. К образцу прикладывают обедняющее напряжение в течение времени . Образец переключают от исто тика напряжения к измерительной схеме и измеряют величину стекающего заряда. Повторяют процесс измерения заряда после приложения к облазцу обедняющего напряжения в течение времени . Определяют заряд Дq, стекакщий с образце, за А время дЈ ъг С, . Определяет завксимостл uq (ДЈ) при нескольких фиксированных значениях температуры, по которым рассчитывают искомое параметры . 1 ил. Q S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (ц Н 01 L 21/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ Р1НТ СССР

1 (21) 4244587/25, 460Р373/25 (22) 31«03.87 (46) 23. 02. 9 1. Бюя. Р ? (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) О.Н.Ермакова, П.И.Перов, В.И.Поляков и А.И.Руковишников (53) 621.382 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 786728, кл. Н 01 L 21 /66 в 1982 °

Kirov К.I., Radev К.В. А sinplе

charge based DLTS technique. — Phys.

stat. sol. (А), 1981, ч. 63, р. 711-716. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАИЕТРОВ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ В ПОЛУПРОВОД НИКАХ И ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ (57) Изобретение касается контроля электрофизических свойств материалов

Изобретение относится к области контроля электрофизических свойств материалов и может быть использовано для исследования и контроля физических параметров полупроводников и г етер остр уктур.

Цель изобретения — повьппение точности и обеспечение возможности измерений для структур с малыми сопротивлениями утечки.

На чертеже изображены временные зависимости заряда ДЧ(АЙ ) = ДЧ(С, ) () Ч () „,SU„, 1629 1 А1

2 и может быть использовано для исследования и контроля физических параметров полупроводников и гетероструктур. Целью изобретения является повыщение точности и обеспечение возможности измерений для структур с малыми сопротивлениями утечки ° К образцу прикладывают обедняющее напряжение в течение времени . Образец пере-.

А ключают ст источника напряжения к измерительной схеме и измеряют величину стекающего заряда. Повторяют процесс измерения заряда после приложения к образцу обедняющегo -напряжения в течение вр.емени, Определяют заряд До, стекающий с образце, за л Л время Дь = с —, . Определяыт зави- Й симости с (Дб) при нескольких фикси- рр рованных значениях температуры, по которым рассчитывают искомые пара- . С метры. 1 ил. для случая = 2 0, (Ь i = z — Г =.Л, }, зависимости получены при исследовании структуры Ni-С-nSi: кривая 1 при темп ратуре Т = 320 К, кривая 2 при Т = 295 К, =,„ц или

Л вЂ” Л при - 0 для кривых 1, (л )

t7lg д Ъ или 2 соответственно.

Пример. Для реализации способа было разработано и изготовлено устройство, в котором операцию переключения образца от источника напряжения к измерительной схеме (на осно1629931 ве ойерационного усилителя) выполняют микросхемы КР590КН2. Устройство позволяет изменять длительность зарядки образца от м10 до 10 с.

Чувствительность к изменению заряда не хуже и. 10 Кл.

ЛЬ

1

Способ используется для исследования структуры Ni-С-nSi с толщиной 10 диэлектрического слоя С <300 R. Измерения проводят при амплитуде обедняющего напряжения 0,1 В. Длительность приложения напряжения меняется от 10"" до 10 с. После переключения образца от источника напряжения к измерительной, схеме измеряют величины стекающих зарядов q Л и q < при длительности приложения обедняющего л Л напряжения соответственно,, и с = 20 — 2с< и находят заряд Дц

На чертеже приведены полученные зависимости 5q(<< ) = Ч (2а,) — q () при Т = 320 К и Т = 295 К (площадь электродов составляет -2 1(Г см2 ) . 25

Заряды qZ и q измеряют через промежуток времени 10 с после снятия обедняющего напряжения, и подключения образца к измерительной схеме. При

-з временах измерения более 10 с величины зарядов q Л и q практически не изменяются, а при уменьшении времен регистрации зарядов (после значений

5. 10 с) наблюдается резкий спад значений qЛ и q . Это свидетельству35 ет о расположенйи глубоких уровней на границе раздела С-nSi в исследуемой структуре. Энергетическое положение ДЕ глубокого уровня и сечение . захвата с„на него электронов находят из соотношения: где Т вЂ” значение температуры, при л которой найдено значение

1n2

l тивная плотность состояний в зоне проводимости Si V - тепловая скорость электронов; k — постоянная

Больцмана, К - энергетическое положение глубоких уровней относительно дна зоны проводимости. Для исследованной структуры ДЕ 0,49 эВ, а Q 1,4 ° 10 см .

Формула изобр етения

Способ опр еделения параметров энергетических уровней в полупроводниках и гетероструктурах, включающий подачу на образец напряжения для изменения заполнения уровней, регистрацию временньм и температурных зависимостей заряда, стекающего с образца в задаваемые промежутки времени, и расчет параметров уровней с использованием зарегистрированных зависимостей, о тлич ающи и ся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения возможности измерений для структур с малыми сопротивлениями .утечки, изменение заполнения уровней осуществляют за счет приложения к образцу обедняющего напряжения в течение времени С, затем отключают напряжение и определяют величину стекающего заряда q, потом повторяют процесс измерения и определяют заряд q после приложения к образцу обедняющего напряжения той же амплитуды и длительностью 8, находят разность Qq = q — q затем повто2 Л ряют весь цикл измерений при разных длительностях приложения обедняющих

-напряжений, а временные и температурные зависимости регистрируют для разности зарядов gq.

1629931

1б 7), рус

Составитель В.Пономарев

Редактор В.Бугренкова Техред А,Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 440 Тираж 364 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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