Патент ссср 504516

 

О П И С A H И Е „,) 5(у4516

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Союэ Советских

Со9юалистических

Республик

К ПА1ЕН1У (6l) . lottoлнительный и патенту(22) Заявлено 15 01.71 (21)1614630/26-25 (51) М. Кл.

6 01 Я 31/00

Н 01 I 21/6Г> (32) Приоритет119.01.70 (31) 3771, Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений н открытий (33) СIliA (S3} УЛК 621.382:

:621,317.799. . (088.8) (43) Оиубликовано25.02.76.Бюллетень № 7 (45) З,ата опубликования описания 12.04,76

Ин остр а цен

Джон Александе1; Копеланд (США) (72) Автор. изобретения

Иностранная фирма

Вестерн Электрик Компани" (СШЛ) .9ittIh i I Д (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРГ:Д1.ЛГ=.11ИЛ КО111И.1!Т1 АЦИИ 11РИМ1..СГЙ

В 11ОЛУГ1РОВОДН1! ЕОВ1.1Х Г1ЛЛСТИНАХ

Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к измерению профилей распределения примесей в полупроводниковых пластинах.

0 Известен способ определения профиля распределения примеси полупроводниковой пластины путем создания диода на поверхности пластины, приложения напряжения обратного смешения, пропускания переменного тока через диод и измерения напря-. жений первой и второй гармоник на диоде.

Напряжение первой гармоники пропорционально глубине обедненного слоя диода, а напряжение второй гармоники пропорционально величине, обратной концентрации на границе с обедненным слоем.

Однако предлагаемый способ не дает возможности измерять концентрацию при.месей глу-боких уровней, которые могут ионизироваться при работе диодов и тем самым повышать концентрацию носителей.

Бель изобретения — определение концентрации примеси глубокого уровня в иолуп зоводниковых пластинах.

Для этого по предлагаемому способу на полупроводниковой пластине создают диодную область с электронным барьером, прикладывают к диоду напряжение обратного смешения, пропускают через диод переменный ток, снимают с диода напряжение и определяют разность фаз снятого с диода напряжений и опорного сигнала, причем указанная разность фаз пропорциIð ональна концентрации примеси глубокого уровня на краю обедненного слоя.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для измерения концентрации примеси глубокого уровня в полупроводнита ковой пластине; на фиг. 2 - зависимость фазового сдвига (ордината) от расстоя ния (абсцисса) и измерительном устрой» стве, изображенном на фиг. 1.

На фиг. 1 изображена часть полупро-.

20 водниковой пластинки 1, которая была легирована примесью. Проводимость пластины определяется плотностью легирования, которая, в свою очередь, определяется концентрацией мелкого уровня плас25 тины. Профиль легируюшей примеси можно

504516 ойределить способом, описанным в патен- те. Кроме того, часто нужно определить примеси глубоких уровней в пластине, и устройство„изображенное на фиг. 1, предназначено для этого. 5

На поверхности пластины создают серию контактов 2 с барьером Шоттки, вследствие чего полу иют ряд диодов Э с барьером Шоттки, Диод имеет обратное смешение, ооес- щ печиваемое переменным источником постоянного тока 4, в результате чего под контактом 2 образуется обедненный слой, имеющий край или границу 5.

От источника сигнала 6 переменный 15

@ ток с частотой течет через резистор, фильтр 7, удваиваюший частоту тока, и диод, Высокочастотный дроссель 8 и конденсатор 8 разделяют и изолируют токовые цепи по постоянному и перел:еннол у току. оО

Напряжения с частотой второй гармоники подаваемого сигнала возникают на диоде оТ переменного тока. Напряжение второй гармоники снимается с диода через фильтр

10 и посылается на фазовый детектор 11. М

Напряжение первой гармоники или основное напряжение снимается через фильтр 12 и посылается на самописец в прямоугольных координатах 1.3, Амплитуда напряжения первой гармоники с фильтра 12 пропорцио- 30 нальна глубине об .дненного слоя и используется поэтому для управления координатой самопйсца в координатах ) - Ц

Относительная фаза опорного синусоидального выходного сигнала определяется 35 посредством подачи части сигнала с часто-. той $ на удвоитель частоты 14, генерирующий опорный сигнал с частотой 2 j который затем посылается на фазовый детектор 11. Фазовый детектор ll генери- 46 рует выхсдное напряжение, пропорциональное разности фаз синусоидального тока с фильтра 10 и опорного синусоидального тека с удвоителя частоты 14, которая, в свою очередь, пропорциональна фазовому сдвигу напряжения второй гармоники на диоде и вычерчивается самописцем по осиХ

Переменная составляющая заставляет край 5 обедненного слоя колебаться, При этом он ионизирует глубокие донорные уров-5О ни, которые изменя» т емкость на обедненном слое, вследствие чего л>еняется фазовый сдвиг полученного напряжения относительно приложенного тока.

Степень измерения этой емкости н возни- кающий вследствие этого фазовый сдвиг пропорциональны концентрации глубоких уровней примесей в гдастине.

Даже при отсутствии глубоких примесных уровней t:ë. .ñ вся фазовый сдвиг напряжения

60 относительно пропущенного тока, изменяющегося при изменении толщины обедненного слоя.

Кривая 15 (см. фиг. 2) представляет собой типичное изменение фазового сдвига s зависимости от расстояния в пластине, свободной от глубоких примесных уровней. Кривая вычерчивается при изменении смещения, осуществляемого изменяемым источником напряжения 4. По мере увеличения напряжения смещения толщина, обедненного слоя увеличивается и край Ь перел ещается по пластинке. По координате Х задается место нахождения края 5, и по мере увеличения расстояния Х фазовый сдвиг g „как правило, увеличивается, так, как уменьшается емкость на обедненном слое. Точный вид кривой 15 зависит частиччо от параметров пеги, и нужно снимать кривую на первом этаге, до того как использовать схел.у для определения концентраций глубоких примесей.

Кривая 16 является типичной для фазовых сдвигоь нагряжений, соответствующих пластинке, гмеюшей значительную конценграцию примесей. Разность фазовых сдвигов между кривыми 16 и 15 на любом рас»тоянии пропорциональна концентрации примесей глубокого уровня в это месте.

Изображенные конкретные фазовые сдвиги означают фазовый сдвиг получаемого напряжения второй горл оннкн oTliocvTGllbHO npo пускаемого тока.

Фазовые сдвиги полученных напряженйй первой гарл;аники также пропорциональны конце1лргции глубоких прил. есей, но их труднее использовать вследствие того, что эти фазовые сдвиги мечьше, Фазовые сдвиги получешых напряжений второй гармоники, как правило, в 10-100 раз больше фазовых сдвш ов напряжений первой гармоники.

Формула изобретения

1. Способ определения концентргции примесей в попупроводниковых пластинах, содержащих, по крайней мере, один р-и-переход путем создания обедненного слоя : риложением напряжения смешения к переходу и пропускания через -n.-переход переменного тока 2-ой гармоники, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью определения концентрации носителей глубоких примесных уровней, на краю обедненного слоя измеряют разность фа " ременного тока, прошедшего через p-a-пе! оход, и тока, приложенного к переходу, по которой судят о концентрации примесей.

Составитель В. Утехина

Редактор T. Иванова Техред М. Левицкая Корректор С. Болдижар

Заказ 178 Тираж 1029 Подписное

Ш!ИИПИ Государственного кок.итета Совета Министров ССС1- по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППГХО "!".атент, г. Ужгород, ул. Гж арина, 101

2.Способ по п.l, отличаюшийс я тем, что, целью определения конце iтрации примесей на различной глубине нластинь меняют 1 ол инну ОСедненно 0 t:лОя н тем изменения нацряження с маше ия «а е р- ii «переходе.