Способ определения профиля концентрации примесей в полупроводниках и устройство для его осуществления

 

1. Способ определения профиля концентрации примесей в полупроводниках, заключающийся в подаче на полупроводниковый образец напряжения смещения, одновременном освещении полупроводникового образца двумя световыми потоками с частотами f₁ и f₂ и регистрации возникающих в полупроводниковом образце переменных напряжений с комбинационными частотами f₁ + f₂ и f₁ - f₂, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений за счет выявления глубоких уровней примеси и измерения профиля их концентрации, дополнительно регистрируют две ортогональные составляющие суммарной или разностной частоты и по величине квадратурной составляющей напряжения определяют концентрацию глубоких уровней на глубине λ по формуле где V_го - измеряемая амплитуда квадратурных составляющих напряжений комбинационных частот; q - заряд электрона; ε₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума; ε - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника; Q - интенсивность светового потока; N_м(λ) - концентрация легирующей примеси на глубине λ; λ - расстояние от поверхности полупроводника до точки пересечения глубокого уровня с уровнем Ферми в квазинейтральном объеме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения профиля мелкой примеси, регистрируют синфазную составляющую напряжения суммарной или разностной частоты в зависимости от напряжения смещения при постоянной температуре, при которой величина синфазной составляющей напряжения минимальна.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности к глубоким уровням примеси, регистрацию напряжения в зависимости от глубины производят при постоянной температуре, при которой величина квадратурной составляющей максимальна.

4. Устройство для определения профиля концентрации примесей в полупроводниках, содержащее первый и второй генераторы высокой частоты, выходы которых соединены с входами одноименных источников света, оптически связанных с первым и вторым входами световода с полупрозрачным металлическим электродом, установленным на выходе световода, направленного на полупроводниковый образец, изолированный от полупрозрачного металлического электрода и подключенный к выходу источника смещения, первый и второй селективные усилители, входы которых объединены, выход первого селективного усилителя соединен с входом амплитудного детектора, выход которого является первым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введен смеситель, узкополосный фильтр, первый и второй логарифмические усилители, повторитель напряжения, сумматоров, вычитатель, первый и второй синхронные детекторы, первый и второй переключатели, RC-фильтр, линейно регулируемый усилитель, нуль-орган и фазовращатель, а полупроводниковый образец и выход световода помещены в криостат с блоком управления температурой, выход которого является вторым выходом устройства, полупрозрачный металлический электрод через повторитель напряжения подключен к входу второго селективного усилителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первым входам синхронных детекторов, первый и второй входы смесителя подключены к выходам первого и второго генераторов высокой частоты, выход смесителя через узкополосный фильтр соединен с вторыми входами синхронных детекторов и первым входом первого переключателя, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход первого переключателя через фазовращатель соединен с информационным входом линейно регулируемого усилителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход первого синхронного детектора соединен с входом первого логарифмического усилителя, выход которого подключен к первому входу вычитателя и является третьим выходом устройства, выход второго синхронного детектора соединен с первым входом второго переключателя и входом нуль-органа, выход которого через RC-фильтр соединен с управляющим входом линейно регулируемого усилителя и вторым входом второго переключателя, выход которого подключен к входу второго логарифмического усилителя, выход которого соединен с вторым входом вычитателя и является четвертым выходом устройства, выход вычитателя является пятым выходом устройства.