Способ определения электрофизических свойств полупроводников

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О ее И C A Н N E о» 6004в2

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлЕно 01.12.75 (21) 2195791/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 31.03.78

2 (51) М. Кл.

G 01 R 31/26

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК

621,382.2 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Г. Головко (71) Заявитель

Тбилисский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Изобретение относится к области исследования свойств полупроводниковых материалов и может найти применение в микроэлектронике и полупроводниковой промышленности, Известен способ (1) определения температуры истощения примеси в полупроводнике, заключающийся в снятии экспериментальной зависимости концентрации носителей заряда в полупроводнике от температуры (например, с помощью эффекта

Холла), построения графика зависимости логарифма концентрации носителей от обратной величины тем- пературы, и затем по точке перегиба лийейного участка графика в низкотемпературной области определяется температура истощения примеси.

Известный способ требует изготовления специальных объемных образцов и не обеспечивает достаточно высокую точность определения параметра. Его применимость ограничена малыми концентрациями примесей.

Известен способ (21 исследования физических свойств полупроводника, заключающийся в пропускании электрического тока через барьер Шоттки и регистрации зависимости напряжения шумов, возникающих на полупроводнике от его температуры. С помощью данного способа можно определить различные свойства и константы полупроводника, однако температуру истощения примесей им определить невозможно.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа, Поставленная цель достигается тем, что определяют температуру истощения примеси в полупроводнике по точке перегиба нисходящей ветви полученной зависимости.

В.основу cnocoQ положены результаты температурных исследований низкочастотных флуктуаций напряжения (фликкер-шумов) в барьерах Шоттки, которые показали, что при температурах ниже температуры истощения примеси шумы 8(Ф,Q главным образом, обусловлены генерационно-рекомбинационными процессами с участием примесных уровней, и их величина связана со скоростью забросов электронов с примесных уровней в зону проводимости (для донорного полупроводника). Эта скорость забросов R(T) определяется распределением электронов по энергиям, концентрацией неионизированных примесей N — и, (где n — коицентрач l а ф

600482

Определение температуры истощения примеси в полупроводнике производится следующим образом.

Путем металлизации участка поверхности ис5 следуемого полупроводника изготовляют барьер

Шоттки, который подключают к клеммы б и помещают в криостат 3. Через барьер пропускают от источника 4 постоянного. тока через нагрузочный резистор 5 прямой постоянный ток, величина кото10, рого примерно в два раза превьппает ток насьпщения. Изменяя температуру в криостате 3 регистрируют температуру, и измеряемую при помощи термопары 2 и милливольтметра 1, и уровень флук туаций напряжения по индикатору 7. Затем строят

15 график зависимости логарифма величины, флуктуаций от обратной величины температуры и по графику находят точку перегиба падающего с повышением температуры линейного участка графика.

Температура, соответствующая этой точке, и будет

20 искомой температурой истощения примеси.

Зависимость (1) показывает, что шумы после достижения максимума с повышением температуры резко падают к нулю, причем касательная к кривой

$(Т) в точке Т=Т будет вертикальной. В действи6 тельности из-за наличия тепловых шумов и шумов другой природы при Т= Т> шумы будут иметь некоторую конечную величину, а резкий спад шумов в точке Те1 перейдет в почти горизонтальный участок

0 шумов ой характеристики.

На чертеже показана блок-схема устройства, для реализации предлагаемого способа определения температуры истощения примеси.

Устройство содержит милливольтметр 1 со шкалой, проградуированнай в К, термопару 2, криостат 3, источник 4 постоянного тока, нагрузочный резистор 5, клеммы б для подключения исследуемого барьера Шоттки, индикатор 7 уровня флук- 4О туаций напряжения.

Заказ 189 /6О

Тираж 1112 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

l ция ионизированньи примесей), плотностью остояний в зоне проводимости N©.

R(T)=.P (Nd — n) Й ° ехр (— Ь Е, /kT), (1) где P — коэффициент генерации.

При этом величина шумов определяется произведением некоторой монотонно растущей с теьитературой функции 0(Т) и скорости генерации носителей Я(Т), причем зависимость 0(Т) от температуры значительно слабее зависимости для R(T).

e(<,т) =Ц(т) Т1(,т). ()

Из выражения (2) с учетом (1) следует что при стремлении температуры образца к нулю гене. рационно-рекомбинационные шумы S (f, T) также стемятся к нулю за счет экспоненты ех (-ЬЕ1/k Т) в выражении (1), Эти шумы будут равны нулю и при температуре истощения примеси Т, когда

n-=Nd . Это позволяет последнее свойство шумов в барьерах Шоттки использовать для определения температуры истощения примеси.

Формула изобретeíèÿ

Способ определения электрофизических свойств полупроводников, заключающийся в пропускании электрического тока через барьер Шоттки н регистрации зависимости напряжения шумов, возникающих на полупроводнике от его температуры, отличающийся тем, что, с целью расширежМ функциональных возможностей способа, опреДеляют температуру истощения примеси в полупроводнике по точке перегиба нисходящей ветви полученной зависимости.

Источники информации, принятые во внимание при эксп ртизе:

1. Фистуль В. И. Введение в физику полупроводников", М., "Высшая школа", 1975, с. 73.

2. Стриха В. И. и др. "Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки, "Советское радио", М,, 1974, с. 47 — 48, 77 — 78,