Способ определения профиля подвижности носителей заряда в полупроводниковых слоях

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано как неразрушающий способ определения профилей подвижности носителей тока в полупродниковых слоях на полуизолирующих или диэлектрических подложках. Способ осуществляется с помощью ртутною зонда-с коаксиальной геометрией контактов . Измеряют емкость барьера Шоттки и зависимости от обратного напряжения и составляющую активную проводимость системы центральный барьер Шоттки - полупроводник - внешний барьер Шоттки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕГ:ПУБЛИК

rs»s Н 01 1 21/бб»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790011/25 (22) 07,12.89 (46) 15.11.92, Бюл, N 42 (71) Белорусский политехнический институт (72) Ю.А,Бумай, В.А.Вилькоцкий, Д.С.Доманевский, Г.В. Нечаев и Н.В. Шлопак (56) Electronics Letters 1979, v,15, ЬЬ 20, р,648 — 650, Павлов Л.И. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов. M. .

Высшая школа, 1987, с.172 — 182.

Acta electronlka. 1980, 23, Ф 1. р,53 — 61.

Изобрете ние относится к полупроводниковой технике и может б.ять использова- но в качеств» неразрушающего метода контроля качества эпитаксиальных и ионнолегированных слоев на подложках, проводимость которых значительно меньше проводимости слоя.

Известен способ определения профиля подвижности носителей заряда, основанный на измерении эффекта Холла и проводимости при последовательном удалении слоев полупрсводника.

Недостатками этого способа являются необходимостт изготовления специальныхтестовых обра: цов с омическими контактами и разрушение контролируемого объекта в процессе измерения.

Известен способ опредт ления профиля подвижности носителей заряда. основан-

Г. Ы,, 1775753 Al

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ

ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СЛОЯХ (57) Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано как неразрушающий способ определения профилей подвижности носителей тока в.полупродникт вых слоях на полуизолирующих или диэлектрических подложках. Способ осуществляется с помощью ртутно о зонда с коаксиальной геометрией контактов. Измеряют емкость барьера Шоттки и зависимости от обратного напряжения и со- . ставляющую активную проводимость системы центральный барьер Шоттки полупроводник — внешний барьер Шоттки. ный на измерении зависимости емкости

МДП структуры или структуры с барьером

Шоттки, созданной предварительно н» поверхности исследуемого полупроводника, и его-поверхностной проводимости, измерен- ф 4 ной методом Ван дер Пау, от напряжения смещения на структуре. Процедура последовательного удаления слоев в данном случае заменена процедурой последовательного обеднения приповерхностного . слоя полупроводника при приложении напряжения смещения.

Недостатком способа является необхо- димость изготовления ст1ециальных текстовых структур типа металл-полупровоцник или металл-диэлектрик-полупроводник с омическими контактами. что существенно увеличивает время получения информации

1775753 о профиле подвижности носителей заряда в полупроводнике.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ определения профилей концентрации и подвижности в структурах GaAJ, заключающийся в формировании на поверхности полупроводника омического контакта и барьеров Шоттки при помощи ртутных зондов. приложении к одному из них обратного напряжения, изменение его до напряжения пробоя, снятия

ВФХ и определения по ним профиля концентрации и подвижности с дополнительным использованием эффекта Холла и послойного стравливания.

Недостатком способа является его трудоемкость, Цель изобретения — увеличение экспрессности измерений профиля подвижности носителей заряда в полупроводниковых слоях на высокоомных подложках.

Поставленная цель достигается тем. что на поверхности полупроводникового слоя формируются при помощи ртутных зондов барьеры Шоттки коаксиальной геометрии, далее проводятся измерения, зависимости емкости и активной составляющей проводимости такой системы от напряжения смещения. При измерениях постоянное напряжение на ртутные электроды подается таким образом, чтобы центральный барь . ер был смещен в обратном направлении. 8 резул ьтате этого под н им увеличивается толщина обедненного слоя, а следовательно уменьшается емкость барьера Шоттки и слоевая проводимость области полупроводника под барьером. Импеданс цепи, образованной кольцевым барьером, смещенным в прямом направлении и областью полупроводника, находящейся между барьерами, практически не зависит от величины подаваемого напряжения. Таким образом, вид зависимостей емкости и активной составляющей проводимости от напряжения смещения будет определяться профилями распределения концентрации и подвижности носителей заряда в слое, находящимся под центральным электродом.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. Исследуемая эпитаксиальная структура и-типа GaAj на олуизолирующей подложке помещается лицевой стороной на контактную площадку ртутного манипулятора с двумя ртутными электродами. один из которых представляет собой капилляр диаметром 0.7 мм, другой имеет форму кольца, коаксиально расположенного по отношению к первому электроду, Внутренний диаметр кольца составляет

0,96 мм, внешний — 6 мм. Ртуть под давлеи(„) еЯ от(х} (2) ех х

40 где е — заряд электрона;

p (х } —. --„- -„-} -ф„— }} (3) 45

На рисунке изображен профиль подвижности электронов в эпитаксиальном слое GaAJ концентрацией носителей тока

2 10 см на полуизолирующей подложке

17 (структура САГ- 2Б), полученный предлагаемым способом.

Формула изобретения

Способ определения профиля подвижности носителей заряда в полупроводниковых слоях, включающий формирование на поверхности полупроводникового слоя барьеров Шоттки при помощи ртутных зондов, приложение к одному из них обратного напряжения. изменение его до напряжения

55 нием поступает к полупроводниковой пластине по подводящим канала,1. Электрические выводы от электродов манипулятора подключаются к присоединительному уст5 ройству LCR — измерителя Е7 — 12, имеющего встроенный источник питания, таким образом, чтобы центральный контакт запирался при подаче напряжения. Снимают показания емкости и проводимости на

10 световом табло Е7 — 12 при нулевом смещении, затем с помощью пульта смещения подают напряжение на электроды и, увеличивая его до напряжения пробоя, снимают зависимость этих параметров от приклады15 ваемого к электродам напряжения, Шаг по напряжению может быть произвольным, но более высокая точность определения профиля достигается при изменении емкости измеряемой структуры в среднем на 10 на

20 каждом шаге напряжения смещения. Далее путем математической обработки экспериментальных зависимостей емкости и активной составляющей проводимости от напряжения смещения с помощью ЭВМ

25 получаем набор значений емкости барьера

С и слоевой проводимости структуры о от напряжения смещения, U; используя который, с помощью выражений (1 — 3) наряду с профилем концентрации и /х/ можно опре30 делить профиль подвижности /с/х/. (1) где 81,.@ — относительная диэлектрическая проницаемость материала и абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума соответственно, 35 А — площадь центрального электрода;

Составитель Н.Шлопак

Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор М. Шароши

Редактор

Заказ 4036 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-излагелы-.кий комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина 10! пробоя, измерение зависимости емкости и электрической проводимости полупроводникового слоя от обратного напряжения и определение, исхоДя из этих измерений. профиля подвижности носителей заряда, 5 отличающийся тем, что, с целью увеличения экспрессности измерений для полупроводниковых слоев на высокоомных подложках, барьеры Шогтки формируют коаксиальной геометрии, приклалывают обратное напряжение к центральному, а прямоек внешнему барьеру. а зависимость от обратного напряжения измеряют для активной составляющей комплексной проводимости системы центральный барьер Шоттки — полупроводник — внешний ба рьер Шоттки.