Способ определения константы оже-рекомбинации в непрямозонных полупроводниках

 

СОЮЗ COHETCKHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) 3151) Н 01 Ь 21 66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

И АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВ К

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3447520/18-25 (22) 04.06.82 .(46) 23. 11.:83. Бюл. В 43 (72) A.С.Зубрилов, В A Кузьмий, T.T.Níàöaêàíoâ, Л.И.Поморцева и В.Б.Шуман (71) Всесоюзный электротехнический .институт им,, В.И.Ленина . (53) 631. 382 (088. 8) (56) 1. 1рехой Н.В., Делимова Л.A., Оже-рекомбинация в кремнии., 4 1П, т.,14 В 5, 1980 j с. 897-901. . 2. Krausse X. Auger —. Rekombi-.

nation im NitteEgebiet durchtassbe

3asteter Sit is3um, СВе1сЬг1сЬ ег un

Thyristeren. Яой3.д St. Е6ectron, 1974, ч; 17) 9 5, п. 427-429 .(прототип) ° (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХОНСТАНTH ÎÌÈ-.ÐÅÊÎÈÁÈÍAÖÈÈ В НЕПРЯМОВОННЫХ,.

ПОЛУПРОВОДНИКЯ) основанный на измерении характеристик р - ri - и+ структуры с резкими р ))+ и hn переходами, изготовленной на базе иэ исследуемого полупроводника и вычисле- нии по результатам измерений константы Оже-рекомбинации, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют стационарную вольт-амперную характеристику p n- n структуры, у которой толщина базы 1я удовлетворяет неравенстру М)) 21., где Ь вЂ” диффузионная длина неравновесных носителей заряда в базе при плотности тока, при которой падение напряжения на базе начинает линейно зависеть от тока, протекаюцего через структуру, а вычнсление постоянной Оже-рекомбинации C производят, используя измеренные плотность тока j и падение напряжения6т -на базе по формуле () j (А Э; Г + А)94 ), где Д, и Д) - известные константы материала.

105631 !

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых материалов, исполь-, зуемых для изготовления полупроводниковых приборов. 5

Известен способ определения константы Оже-рекомбинации в непрямозонным полупроводниках, основанный на возбуждении неравновесных носителей заряда в полупроводнике путем облу- 10 чения импульсами лазера, одновременном облучении полупроводника зондиЕ рующим светом с частотой > Й где — 7

E — ширина запрещенной эоны, h постоянная Планка, определении релаксации неравновесных носителей заряда, определении вклада вносимого Оже-рекомбинацией в релаксацию неравновесных носителей заряда и 20 вычислении по полученным значейиям постоянной Оже-рекомбинации Щ .

Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная тем, что на релаксацию неравновесных носителей заряда влияет по верхность образца, а оценка этого вклада затруднительна.

Наиболее близким к изобретению является способ определения константы Оже-рекомбинации в непрямозонных полупроводникам, основанный н измерении характеристик р«- И й+ структуры с резкими р п и п h+ переходами, изготовленной на базе из исследуемого полупроводника и вычис:лении по результатам измерений константы Оже-рекомбинации (2) .

Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная влиянием поверхностных рекомбинацион-40 ных процессов.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается 45 тем, что согласно способу определения константы Оже-рекомбинации в непрямозонных полупроводниках, основанному иа измерении характеристик р - - n" структуры с резкими p n E и n n+ переходами, изготовленной на базе из исследуемого полупроводника и вычислении по результатам измерений константы Оже-рекомбинации, измеряют стационарную вольт-амперную характеристику p -n-n+ структуры, у которой толщина базы Фм удовлетворяет неравенству%в i ЯЬ, где

L — - диффузионная длина неравновесных носителей заряда в базе при плотности тока, при которой падение напря- 60 жения на базе начинает линейно зависеть от тока, протекающего через структуру, а вычисление постоянной

Оже-рекомбинации С производят, используя измеренные плотность тока i g5 и падение напряжения 0, на базе по Формуле

От = «(Aq W +c" + Д ап ) где А« и A — известные константы материала.

Физическая суть предлагаемого способа определения константы Ожерекомбинации заключается в следующем.

При больших плотностях тока концентрация неравновесных носителей заряда в и +базе p - n- n структуры насыщается вследствие нелинейности процессов Оже-рекомбинации. При этом величина минимальной концентрации носителей заряда в базовой И области

Определяется величиной отношения Фq/

/ ., т .е . конструкцией самой И базы, и не зависит от параметров эмиттерным слоев структуры. В структурах с " 2 минимальная концентрация носителей насыщается при таких больших значениях, что Оже-процессы оказываются практически единственным

Физическим механизмом, обеспечиваю щим их рекомбинацию. Это приводит к линейной зависимости 0 от «, к тому, что 0 не зависит от ШоклиРидовского времени жизни носителей заряда. Однако сохраняется зависимость "i- от кинетических коэффициентов: подвижности электронов, подвижности дырок, констант электронно,цырочного рассеяния и т.д., от которых зависит промождение носителей заряда через базовую область и которые определяют значения постоянных А« и Ag в приведенной Формуле. Например, для кремния величины

А и А> равны

«4 Ом.с ««

А« =2,628 40 „„з >, Az=l.06 <0 0м-см

-2

Пример. Готовят кремниевую

p -n- n+ с поверхностной концентрацией 10 cM-+ структуру путем диффузии в исходный и -кремний бора и фосфора с поверхностной концентрации 10 см > на глубину 3 - 5 мкм и 10 — 15 мкм соответственно. Площадь структуры составляет 12 мм толщина t3 базы Фд-350 мкм, диффузионная длина при высоком уровне инжекции неравновесных носителей заряда L = 292 мкм, т.е. — "" =1,2. При

Ф! ь

j 1000 „экспериментально измеренная эавйсимость 0т от « имеет линейный вид. Расчет по приведенной Формуле дает значение константы Ожерекомбинации С=О, 8 ° 10 см /С.

Возможная погрешность величины С не превышает 103, что существенно лучше, чем в другим существующих методах определения константы Ожерекомбинации, в которых погрешность определения С составляет 50 — 100%.

Повышение точности определения ве1056317

Составитель Л.Смирнов

Редактор Н.Бобкова Техред И.Гайду .. Корректор О.Билак

Заказ 9320/49 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 личин Ill,j, Ф„, на базе существующих измерительных приборов позволяет еще больше снизнть погрешность определения константы Оже-рекомбинации.

Таким образом, предлагаемый метод позволяет существенно повысить точность определения константы 0жерекомбинации. Преимуществами предлагаемого метода являются отсутствие зависимости от параметров эмиттерных слоев структуры, определение которых связано с большими трудностями, простота и надежность используемых стандартных схем для электрических измерений и технологических методов для подготовки экспериментальных образцов.