Способ измерения распределения носителей заряда в полупроводниках

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«>710007 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1006.75 (21) 2146878/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 1501.80. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 1501.80 (51)М. Кл.

G R 31/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621. 382. 2 (088.8) (72) Авторы изобретения

О.М.Орлов, В.Я.Принц и 3.M.Ñêoê (71) Заявитель

Институт физики полупроводников Сибирского отделения

AH СССР (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НОСИ1ЕЛЕЙ

ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

U

= — — = 2шс О

2 1+4(ЖЬС

Изобретение относится к области контроля полупроводниковых материалов и используется для измерения распределения носителей заряда в полупровоцниках.

Известен способ исследования профиля легирования полупроводника, основанный на измерении вольт-зарядных (C-V) характеристик контакта металл-полупроводник (1).

Недостатком С-V-метода является то, что он дает суммарное распределение мелких и глубоких центров в полупроводнике.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ, включающий подачу на контакт металл-проводник напряжения обратного смещения и вы=окочас- 20 тотного тока постоянной амплитуды и измерение возникающих на контакте высокочастотных напряжений первой и второй гармоник (2). Амплитуда напряжения первой гармоники пропор- 25 циональна глубине области обеднения, а амплитуда напряжения второй гармоники пропорциональна концентрации носителей заряла в полупроводнике на границ» с.блат-ти обеднения °

Недостатком этого способа является искажение величины измеряемой концентрации носителей вследствие утечек по паразитным емкостям и перераспределения напряжения второй гармоники между элементами измерительной схемы и контактом при малой емкости кэнтакта.

Целью изобретения является повышение точности и локальности измерений распределения носителей заряда в полупроводнике.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу образец закорачивают по частоте второй гармоники и измеряют ток второй гармоники, протекающий через контакт где U — напряжение второй гармоники;

С вЂ” емкость контакта металлполупроводник;

r — сопротивление цепи коротКОГО замыкания (г ((1/2<,с)

Величину, пропорциональную концентрации носителей, определяют, перемножая амплитуды -. îêà второй "гарФормула изобретения моники и напряжения первой гармони ки

I2u,U 2E3Uc, Q — ю — 1

4 4

2ШС П где U — напряжение первой гармоники;

n — концентрация носителей заряда.

Распределение носителей заряда получают, меняя толщину области обеднения изменением величины обратного смещения на контакте.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства, реалиэующего предложенный способ.

Устройство содержит линейно-управляемый генератор 1 высокой частоты, приемник 2 тока второй гармоники, перемножающий блок 3, логарифмирующий блок 4, усилитель 5 тока первой гармоники и блок б сравнения.

На контакт металл-проводник 7 подается обратное смещение и ток высокой частоты от генератора 1. Ток первой гармоники усиливается блоком

5, детектируется и подается в схему сравнения б, куда поступает также опорное напряжение Uz ..Сигнал ошибки с выход схемы сравнения подается в схему управления выходным напряжением генератора с целью поддержания постоянства тока через контакт. Усиленное напряжение, пропорциональное напряжению первой гармоники на образце, поступает также на вход перемно жающего блока 3 и на ось Х самописца. Напряжение второй гармоники, возникающее на контакте вследствие нелинейности.его сопротивления, приводит к возникновению тока второй гармоники в ниэкоомных входных цепях блока 2. Выделение слабых токов второй гармоники достигается преобразо ванием высокой частоты 2ии в более низкую при узкой полосе пропускания канала и последующим усилением по промежуточной частоте. Сигнал с выхода усилителя поступает на вход перемножающего блока 3. С выхода . перемножающего блока, например усилителя высокой частоты с управляемым

000,7 4 коэффициентом усиления, сигнал, пропорциональный 1/п, подается в логарифмирующий блок 4 и затем выводится на ось У самописца.

Предложенный способ не чувствителен к паразитным емкостям и перераспределению напряжения второй гармоники между образцом и элементами измерительной схемы, когда емкостное сопротивление контакта превышает импеданс измерительной схемы. Данный способ позволяет повысить локальность измерения распределения носителей по площади полупроводника и тем самым повысить надежность и воспроизводимость параметров полупровод15 никовых приборов.

Щ Способ измерения распределения носителей заряда в полупроводниках, включающий подачу на контакт металлполупроводник постоянного или медленно меняющегося обратного смещения и высокочастотного тока постоянной амплитуды и измерение выделяющегося на контакте напряжения первой гармоники высокочастотного тока, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и локальности измерений эа счет уменьшения влияния паразитных емкостей, образец закорачивают по частоте второй гармоники, измеряют ток второй гармоники, перемножают амплитуды тока второй гармоники и напряжения первой гармоники и ,по зависимости результата перемножения от амплитуды напряжения первой гармоники при различных величинах обратного смещения судят о распреде40 лении носителей заряда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ambzozy А "А SimpIe de/dv

measurement method and its appIications" SoIid-State EIectronics, 1970, 13, с. 347.

2. Патент США 93518545, кл. 324158, опублик. 1970.

ЦНИИПИ Заказ 8754/47

Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная,4