Способ определения емкости материала с большей шириной запрещенной зоны в гетеропереходах и мдп-структурах

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых структур при их изготовлении, а также в процессе изготовления нолупроводниковых приборов на их основе. Целью изобретения является расширение функциональных возможностш и повышение точности измерения емкости. Согласно изобретению исследуемый образец освещают модулированным по интенсивности светом, поглощаемым только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны. При двух различных величинах емкостной нагрузки , включенной последовательно с исследуемым образцом, измеряют зависимость переменной составляющей фотоотклика от частоты модуляции. На полученных зависимостях определяют значенр я фотооткликов при той частоте модуляции, дальнейшее увеличение которой не изменяет величины фотооткликов . Емкость материала с большей шириной запрещенной зоны рассчитывают по величинам фотооткликов, не завнсящих от дальнейшего увеличения частоты модуляции излучения, и по соответствующим значениям емкостных нагрузок. 2 ил. ч оэ. 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

G 01 R 31/26 (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4087404/31-25 (22) 19.05,86 (46) 23.10.89. Бюл. 1 - 39 (71) Институт радиотехники и электроники А11 СССР (72) В,И.Поляков, П.И.Перов и 0.11,Ермакова (53) 621.382(088.8) (56) Физика полупроводниковых приборов. М.; 11»p, 1984, с. 386-393.

Берман Л,С., Лебедев A.A. Емкостная спектроскоппя глубоких центров в полупроводниках. М.: Наука, 1981, с, 109-11,6, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛ1.11ИЯ ЕМКОСТИ MATEH0JiLt r,.1 11Л1РИНОЙ ЗАЛРЕЦ1Е11НОй

ЗОНЫ В 1::ТЕРО111,"РЕХОДАХ 11 ".-.;11П-СТРУКТУРАХ (57) Изобретение относится к полупроводниковой технпке и может быть использовало для контроля параметров полупроводниковых структур при их изготовлении, а также в процессе из— готовления полупроводниковых приборов

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использована для контроля параметров гетеропереходов и ЩП-структур при их изготовлении, а также в процессе изготовления полупроводниковых приборов на их основе.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повы— шение точности способа.

На фиг. 1 представлена схема измерения фотоотклика образца c>V и эквивалейтная схема исследуемого образ2 на их основе. Целью изобретения явля:ется расширение функциональных возможностей и повышение точности измерения емкости, Согласно изобретению исследуемый образец освещают модулированным по интенсивности светом, поглощаемым только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны. При двух различных всличнна емкостной нагрузки, включенной последовательио с исследуемым образцом, измеряют зависимость переменной составляющей фотоотклика от частоты модуляции. На полученных зависимостях определяют значения фотооткликов при той частоте модуляции, дальнейшее увеличение которой не изменяет величины фотооткликов. Емкость материала с большей ширпной запрещенной зоны рассчитывают по величинам фотооткликов, не зависящих от дальнейшего увеличения частоты модуляции излучения, и по соответствующим значениям емкостных нагрузок. 2 ил. ца (обведена пунктирной линией) при облучении излучением с энергией квантов Е <11 4 Е,, на фиг. 2 представлена зависимость фотоотклика й7 от частоты мод p ë öèè -1 °

На фиг ° 1 приняты следующие обозначения: Е „, Е > — ширина з апрещенной зоны широкозойного и узкозонного материалов образца соответственно; h 4— энергия квантов возбуждающего излучения, "С вЂ” емкость материала с боль1 шей шириной запрещенной зоны", R „— сопротивление материала с большей ши13896

С,4Чф„-С нфЧф

Д1 Ф риной запрещенной зоны; С вЂ” емкость материала с меньшей шириной запрещенной зоны; R — сопротивление объемных об квазинейтральных областей полупроводб ников; U Ф вЂ” фотоЗДС; появляющаяся при освещении образца; С „ — емкостная нагрузка; R — входное сопротивление

Ьх измерительного прибора; dЧФ(у) — измеряемый сигнал фотоотклика. 10

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: кривая 1 — при С„=С „,=

Б

=500 пф; R =10 Ом; кривая 2 — при

CII=CII =1000 пФ, R,=10 Ом, d V4, и

IIV — значения фотоотклика при часто- 15

2 тах м (ю, соответственно при С „ =С „=

1 и С„=С „; (4,— значение чаетоты модуляции, выше которого величины .

hV и ЛЧФ не изменяют своего значеФ, т ния, 20

Пример. Способ используют для определения емкости материала с большей шириной запрещенной зоны

Al„Ga,„As в гетеропереходе СаАзAl„Ga „As(Е>„=E1ц а,„As=1,8 эВ, Ер= 2В

=Е „ =1,43 эВ) с толщиной слоя

Al„Ga< х As 2 мкм.

Исследуемыми| образец включают в измерительную схему последовательно с емкостной нагрузкой С„=С„ (фиг. 1) 30

1 и освещают модулированным по интенсивности светом с энергией квантов

Р > phd <Е.1 со стороны материала с большей шириной запрещенной зоны.

При таком освещении свет поглощается только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны.

Освещение производят со стороны

А1„Са,„As модулированным по интенсивности светом с энергией квантов

h =1,6 эВ, поглощаемым только в

GaAs.

Изменение интенсивности освещения приводит к изменению развивающейся при освещении фотоЗДС на величину

ЮФ и соответственно изменению фотонапряжения (фотоотклика) d V „на e»вЂ” костной нагрузке С ц,.

Измеряют частотную зависимость й7Ф,(ы) на осцилпографе С8-13. При 60 включении последовательно с образцом ,емкостной нагрузки СН,=500 пФ измеряют зависимость Д ЧФ,(u)} (фиг. 2 кри вая 1) и находят значение dV „(â эксперименте равное 1,6 мВ) при

5 ю 7 . Для исследованных гетеропереходов СаАя-Al„Са,„As ы,=10 с измерения повторяют при С> 1000 пФ, Найденное значение dV+ ñîñòàíëÿåò

06 4

1, 1 »В (кривая 2 на фиг, 2) . Подставляя найденные значения Л7,,и d Ч а также известные величины Cö и С „

"1 1 в выражение определяют искомую емкость материала с большей шириной запрещенной зоны (Al„Ga,„Аз):С =600 пФ. Найденное значение С, совпадает с расчетной величиной данной емкости.

Предлагаемый способ позволяет определить емкость полупроводниковоro материала с большей шириной запрещенной зоны в любых реальных гетеропереходах и использовать ее, например, для нахождения концентрации нескомпенсированных примесей или

oIJeHKH величины ионизированного заряда в обедненной области на границе раздела. Зто в свою очередь дает возможность целенаправленно менять режимы изготовления гетеропереходов, получая структуры с заданными параметрами для разнообразных устройств микроэлектроники и оптоэлектроники.Спосоо обеспечивает также повышение точности определения емкости в структурах с туннельно-тонким диэлектриком вследствие отсутствия сквозного тока, приводящего к погрешностям определечия емкости.

Формула изобретения

Способ определения .емкости материала с большей шириной запрещенной зоны в гетеропереходах и ИДП-структурах„ включающий облучение исследуемого образца модулированным по интенсивности излучением и регистрацию фототклика, отличающийся тем, что,, с .целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, облучение исследуемого образца проводят излучением, поглощаемым только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны, и на заданной емкостной нагрузке, включенной последовательно с исследуемым образцом, измеряют зависимость переменной составляющей фотоотклика от частоты модуляции й7Ф(ы), по которой находят значение

ЬЧФ,при этой частоте модуляции, дальнейшее увеличение которой не меняет величины фотоотклика, затем изменяют

I величину емкостной нагрузки и повторяют измерения при тех же условиях ос1389606

Составитель И.Петрович

Редактор Н.Федорова Техред И.Иоргентал Корректор С.Черни

Заказ 6882

Тираж 694

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 вещения и аналогично определяют с1 Чф по двум измеренным значениям дЧ, и

gV и соответствующим величинам емкостных нагрузок проводят расчет емкости материала с большей шириной ,запрещенной зоны.