Способ измерения скорости поверхностной генерации- рекомбинации

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„.I 213510 A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. э 1 ам

Ц=

1 зк или — Ч

УК

Ч от< где 5

Э—

8—

Р

Н

"к—

9 отав

Y.x

К

Т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3736657/24-25 (22) 03.05.84 (46) 23.02.86. Бюл. М- 7 (71) Институт полупроводников

АН УССР (72) В.К.Иалютенко, 10.M.Ìàëoçîâñêèé и С.А.Витусевич (53) 621.382(088.8) (56) Fitrgerald D.I. and Gove А.Б.

Surface recombination in emiconductors. — Surface Science. 1968, v 9, Р 2, р. 347.

Thomas I.Е. ВейЖег R.Í. Effect

of Electric Field. on Surface Recombination velocity in Germanium.

The Physical Review. !956, ГеЪгпагу 1, v .101, М - 3, р. 984. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ .

ПОВЕРХНОСТНОЙ ГЕНЕРАЦИИ-РЕКОМБИНАЦИИ, включающий измерение вольтамперной характеристики в режиме контактного истощения полупроводникового кристалла носителями заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измере ний используют полупроводниковый кристалл по меньшей мере с одним антнзапорным контактом на торце и толщиной, сравнимой с диффузионной длиной носителей заряда, по измеренной вольт-амперной характеристике определяют сопротивление полупроводникового кристалла или напряжение отсечки в режиме эксклюзии и определяют скорость поверхностной генерации-рекомбинации по следующим формулам: - Р Р 1, -бм скорость поверхностной генерации-рекомбинации

Ф CQ а коэффициент биполярной диффузии, безразмерный коэффициент, безразмерный коэффициент

t). полутолщина кристалла, безразмерный коэффициент, сопротивление кристалла в режиме полной эксклюзии, исходное сопротивление кристалла, безразмерный коэффициент", напряжение отсечки, напряжение эксклюзии, постоянная Больцмана, температура; длина кристалла, концентрация электронов в собственном полупроводнике, биполярная диффузионная длина, концентрация нескомпенсированной примеси, заряд электрона.!

213510

Изобретение относится к полупро водниковой технике и может быть использовано для исследования свойств поверхности полупроводников в полупроводниковой микро- и оптоэлектронике при изготовлении и исследовании полупроводниковых приборов, в частности приемников излучения, источников электромагнитного излучения.

Цель изобретения - повьппение точности измерений за счет исключения тока, связанного с генерацией носителей заряда в области пространственного заряда р-п-перехода, тока пробоя р-8-перехода, обуслов- ленного образованием микроплазмы,и тока поверхностной утечки путем истощения объема полупроводника неосновными носителями заряда под действием электрического поля.

На фиг. 1 и 2 представлены безразмерные и экспериментальные вольтамперные характеристики, соответственно.

Безразмерные вольт-амперные характеристики (фиг. 1) рассчитаны для толщины кристалла P =I и для различных значений безразмерной скорости поверхностной генерации-рекомбинации S (для кривой 1 О, для . кривой 2 0,2; для кривой 3 1,0; для кривой 4 2,0, для кривой 5 5„0; для кривой 6 20,0, кривая 7 — омическая характеристика кристалла).

На фиг. 2 представлены экспериментальные вольт-амперные характеристики в режиме эксклюзии. Кривая 8 соответствует кристаллу с малой скоростью поверхностной генерации-рекомбинации, кривые 9-11 соответствуют этому же кристаллу в порядке возрастания величины ско. рости поверхностной генерации-рекомбинации на широких гранях кристалла, кривая 12 - омическая характеристика кристалла.

Пример. Изготавливают полупроводниковую пластину с размерами

0,6 0,24li0,078 см 5, толщиной, срав нимой с биполярной диффузионной длиной, из монокристаллического германия р-типа с удельным сопротивлением при комнатной температуре 40 Ом см и концентрацией остаточ, ной примеси 1110 см К узким торцам пластины изготавливают контактын один антизапорный, другой — омический. Антизапорный контакт изготавливают вплавлением II1 на травленую в пергидроле (Н О ) поверхность германия, омический — вплавле5 нием ТПО з 5 Gao oos . Диффузионная длина в исследуемом материале составляет Lg =0,25 см. Широкие грани пластины обрабатывают симметt0 рично. Изменение величины скорости поверхностной генерации-рекомбинации достигается различной обработкой широких граней. Малая скорость поверхностной генерации1 рекомбинации (Я 10 cM/ñ) дости15 гается травлением в кипящем пергидроле (Н О ), максимальная скорость поверхностной генерации-ре6 комбинации (S — 10 см/c) — гру- бой шлифовкой, промежуточные значения скорости,поверхностной генерации-рекомбинации — мелкой шлифовкой либо осаждением золота из его водного раствора на исследуемую поверхность.

Измеряют вольт-амперные харак«. теристики (ВАХ} исследуемых кристаллов при комнатной темПературе.

Измерения проводят в импульсном режиме. Длительность импульсов

55 (и =150-600 мкс) выбирают такой, чтобы избежать нагрева кристаллов и в то же время обеспечить стационарность процесса эксклюзии. Импульсы тока и напряжения регистрируют стробоскопическнм оспиллографом С7-12. ВАХ записывается на самописце ЛКД4-003, На фиг, 2 представлены ВАХ в ре жиме эксклюзии. Омическая характеристика (кривая 5) записывается через 0,2 мкс от начала импульса, когда эксклюзия в образце еще не возникла. Кривая соответствует образцу с малой скоростью поверхностной генерации-рекомбинации.

Зксклюзия начинается в этом образце с очень малых напряжений, сопротивление образца на участке эксклюзии возрастает в 50 раз по сравнению с исходным.Кривые, 2-4 соответствуют этому же образцу в порядке возрастания величины скорости поверхностной генерации-рекомбинации на широких гранях кристалла, Представленные

ВАХ имеют вид (фиг. 2) характерный для эксклюзии, при малых напряжениях линейны и совпадают с оми1218510 ческой характеристикой. При сред1!а них напряжениях U ток I U при больших напряжениях Х U. Определяя на линейном участке сопротивление кристалла в режиме полной эксклюзии R>„a напряжение отсечки 0 1 для кривых 1-4, по предлагаемым формулам вычисляют значения скоростей поверхностной генерации-рекомбинации. Так, для кривых 1-4 75, 580, 8-10 ; 4,3" «10 см/с соответственно. Значения,,вычисленные по сопротивлению кристалла в режиме полной эксклюэии, отличаются от значений, вычисленных по напряжению отсечки, в пределах 57.

Экспериментально сравнивают предпагаемый и известный способы при одних и тех же условиях измерения, на одном конкретном материале, при одной и той же технологии изготовления. Сравнивание проводят на крис. таллах Ge, К кристаллам.Ge ( х40 Ом см), который используют в предлагаемом примере, изготавливают сплавной р-h-переход таким.же образом, как антизапорный. Затем по току насыщения вычисляют скорости поверхностной генерации-рекомбинации для различных обработок поверхности и сравнивают с аналогичными, полученными по предлагаемому способу

Изменение величины скорости поверхностной генерации-рекомбинации осуIO ществляют осаждением золота иэ его водного раствора одновременно как для предлагаемого способа, так и для изготовленного р-и-перехода. Поэтому можно считать, что измеряемые ско15 рости поверхностной генерации-рекомбинации в предлагаемом и известном способах одинаковы.

Известный способ чувствителен к величине скорости поверхностной

20 генерации-рекомбинации S> IO см/с, 3 тогда как предлагаемым способом удается измерить S 100 см/с при этом значение скорости поверхност. ной генерации-рекомбинации контро25 лируют третьим неэависимык методом.

1213510

Тирах 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 783/59

Филиал ППП "Патент", r. Ухгород.,* ул. Проектная, 4

Составитель Н.Воробьев

Редактор Н.Гунько Техред С.Мигунова Корректор N. Самборская