Способ определения параметров ловушек в полупроводниковых материалах

 

Изобретение относится к физическим методам исследования и может быть использовано для определения параметров ловушек в полупроводниковых материалах. Цель изобретения - повышение точности определения параметров. Согласно изобретению, измерение проводят при двух значениях температуры образца. На него подают пары импульсов напряжений, заряжающих ловушки. Длительность импульсов одинакова и превосходит время переходного процесса зарядки ловушек. Измеряют площади под кривыми временной зависимости переходных токов, регистрируемых при зарядке ловушек. Измерение проводят при двух разных значениях временного интервала между импульсами. Причем, при обоих интервалах удовлетворяется условие 0<S<SUB>u1u1 и Su2- площади под кривыми переходных токов. При одной из температур повышают амплитуды импульсов до тех пор, пока разность Su1 и Su2 не достигнет максимума. Далее не найденным величинам рассчитывают параметры ловушек.

Изобретение относится к физическим методам исследования твердых тел и может быть использовано для определения параметров ловушек в твердых телах и на границе раздела твердых тел. Цель изобретения повышение точности определения параметров. Примером конкретного использования способа является определение параметров ловушек МДП-ячейки, представляющее собой подложку n+ арсенида галлия (СаAs), легированную донорами до концентрации 21018 см-3, на которой МОС-гидридным методом выращены слой n СаАs толщиной 2,5 мкм с концентрацией доноров 51015 см-3 изолирующий слой толщиной 2,5 мкм c концентрацией доноров 51015 см-3 и изолирующий слой толщиной 0,25 мкм в виде сверхрешетки, состоящей из слоя GaАs и Са1-x, AlxAs:0 с содержанием AlAs, равным 0,3 мольной доли. Площадь металлического электрода равна 510-3 см2. Фиксируют температуру образца Т 145 К. Подают импульс напряжения обеднения (- на полевом электроде) длительностью 100мкс и амплитудой 6B. От генератора подают два последовательных импульса зарядки Uзар на полевой электрод, амплитудой 3 В длительностью 1 мкс. Время задержки между импульсами tз110 с выбрано таким образом, чтобы площади Su1 и Su2 под осциллограммами переходных токов I1(t) и I2(t) удовлетворяли условию 0<S<SUB>u11(t) первого, и второго I2(t) импульсов U1 и U2 соответственно, на экране запоминающего осциллографа. После этого определяют разностную площадь S=Su2-Su1 под кривыми переходных токов. Эта площадь равна и имеет размерность заряда. Физический смысл S- заряд, покинувший ловушки за счет термоактивации за время задержки tз1 Далее повторяют перечисленные операции для времени задержки tз2= 1 и определяют время жизни носителей на ловушках при температуре Т1= 145 К по формуле Затем устанавливают температуру T2= 161 К. Повторяют перечисленные операции и вычисляют по формуле где К постоянная Больцмана, рассчитывают глубину уровня Et=0,18 эВ. Монотонно увеличивая напряжение импульса зарядки Uзар устанавливают, что площадь под кривой переходного тока насыщается при Uзар=5 В. Так как площадь под кривой является зарядом Q на ловушках слоя, то по формуле где Uкp амплитуда импульсов, при которой S достигает максимума; - относительная диэлектрическая проницаемость образца; Р площадь исследуемого образца, определяют толщину заряженного слоя: Хо 0,2 мкм. Кроме того, рассчитывают среднюю концентрацию ловушек nt, используя формулу nt=Q/(xoqP, где q заряд электрона. Подставив в последнюю формулу найденные величины, получаем nt= 51017 см-3. Затем по формуле определяют сечение захвата ловушек. Здесь nt концентрация ловушек, см-3, Vt - тепловая скорость электронов, ; to длительность переходного процесса зарядки ловушек определяется из кривой переходного тока I(t); m* эффективная масса носителей заряда. Подставив nt= 51017 см-3, Vt=6-106см/с для T160K,, to=10-7с, получаем t2,510-18 см2.. Способ может быть использован для широкого класса полупроводниковых и диэлектрических материалов.


Формула изобретения

Способ определения параметров ловушек в полупроводниковых материалах, заключающийся в предварительной зарядке ловушек образца и его охлаждении до температуры Т1, меньшей, чем температура деградации ловушечных уровней, подаче на образец импульсного напряжения, измерении характеристик переходных токов и определении по ним параметров ловушек, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров, после установления выбранной температуры Т1 подают на образец обогащающее напряжение в виде последовательности пар прямоугольных импульсов U1 и U2, амплитуды которых больше напряжения порога инжекции и не превосходят пробивного напряжения, а их длительность превышает длительность переходного процесса зарядки ловушек образца, регистрируют осциллограммы переходных токов, измеряют площади под кривыми переходных токов на осциллограммах Su1 и Su2, определяют разность этих величин, причем разность площадей определяют при двух значениях времени задержки между импульсами каждой пары, при которых выполняется условие 0 < Su2 < Su1, после этого образец нагревают до температуры Т2, также не превышающей температуру деградации ловушечных уровней, повторяют перечисленные операции и по измеренным данным рассчитывают энергетическую глубину ловушечных уровней, далее монотонно увеличивают амплитуду импульсов обогащающего напряжения до значения, при котором разность измеряемых площадей достигает своего максимума, после чего рассчитывают толщину заряженного слоя и плотность ловушечных уровней и их сечение захвата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых приборов

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения электронных характеристик границ раздела полупроводник-диэлектрик, определения подвижности носителей заряда в инверсионных каналах, для контроля качества изготовления полупроводниковых приборов на основе структур металлдиэлектрик-полупроводник

Изобретение относится к метрологии электрофизических параметров полупроводников и предназначено для экспрессной отбраковки полупроводниковых заготовокj используемых при изготовлении полупроводниковых приборов

Изобретение относится к полупроводниковой технике, предназначено для измерения параметров глубоких уровней в полупроводниках и может быть использовано при разработке и производстве полупроводниковых приборов

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для массового контроля поверхности полупроводниковых пластин

Изобретение относится к метрологии электрофизических параметров полупроводников и может быть использовано для контроля рекомбинационных параметров стандартных полупроводниковых пластин - скорости поверхностной рекомбинации и объемного времени жизни неосновных носителей заряда

Изобретение относится к технике контроля параметров полупроводников и предназначено для локального контроля параметров глубоких центров (уровней)

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к области измерения геометрических размеров плоских изделий, и может быть использовано при измерении толщины плоских изделий из диэлектриков, полупроводников и металлов, в том числе полупроводниковых пластин, пластических пленок, листов и пластин

Изобретение относится к полупроводниковой технике и направлено на повышение точности измерения параметров эпитаксиальных слоев на изотипных проводящих подложках и применение стандартных образцов, изготовленных по технологии, обеспечивающей существенно более высокий процент выхода годных и более высокую механическую прочность

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для выявления и анализа структурных дефектов (ростовых и технологических микродефектов, частиц второй фазы, дислокаций, дефектов упаковки и др.) в кристаллах кремния на различных этапах изготовления дискретных приборов и интегральных схем

Изобретение относится к области силовой полупроводниковой техники и может быть использовано при изготовлении тиристоров и диодов
Изобретение относится к неразрушающим способам контроля степени однородности строения слоев пористого кремния

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к области измерения электрофизических параметров материалов, и может быть использовано для контроля качества полупроводниковых материалов, в частности полупроводниковых пластин
Наверх