Способ измерения электрофизических характеристик полупроводника

 

ОПИСАНИЕ

S . иц66143?

Союз Советскни

Социалистических

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕДЬСТВУ

""" :;РЩ1 (51)м. Кл. (6! ) Дополнительное Ic авт. свид-ву (22) Заявлен@030577 (2!) 2481580 /18-25

С 01 Я 31/2б с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

{23) Приоритет (53) УЛКб 21. 382. . 2 (088. 8) Опубликоваио050579. Бюллетень Hо 17

Дата опубликования описания 070579

1 (72) Автор изобретения

A. В. Рагаускас (71) ЗаяВИтЕЛЬ Каунасский,политехйический институт им. Антанаса Снечкуса (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПОЛУПРОВОДНИКА ..1:. 2

Изобретение относится к области измерительной техники к разделу исследований свойств полупроводниковых материалов.

Одним из основных злектрофизических параметров, характеризующих состояние поверхности полупроводника, является поверхностный электростатический потенциал.

1О Известны способы определения величины поверхностного электростатического потенциала арво, основанные на использовании эффекта поля (Ц, Недостатком известных способов является большая относительная погрешность определения величины (p о достигающая от нескольких десятков до сотен процентов. Известные методы не обеспечивают возможность непосредственного измерения отношения поверхностных электростатических потенциалов на противоположных гранях полупроводникового образца.

При измерении отношения скоростей поверхностных рекомбинаций на противоположных гранях образца находит применение способ (2).

Измерения электрофизических характеристик полупроводника заключаются в том, что полупроводниковый образец помещают в скрещенные магнитное и электрическое поля, измеряют их велйчи н у и реги стрируют электрический . си гнал на поверхности полупровбдника.

Однако, в известном способе из-за воздействия на образец стационарных сил Лоренца в процессе измерения имеет место определенное изменение отношения величины поверхностных электростатических потенциалов э и у о на противоположных гранях образца. В результате этого изменяются и скорости поверхностной рекомбийации на этих гранях. Следовательно имеет место зависимость между результатами и режимом измерения, которая приводит к грубым погрешностям. Исключение этих погрешностей возможно только путем непосредственного измерения зависимости где Гл - величина силы

VB01(PA)

>sos ">

Лоренца. Способы непосредственного иэЧво1(ä мерения зависимости В 1 неизвестv, (г„1 ны, Цель,изобретения - обеспечение возможности непосредственного контроля

661437 отношения поверхностного электростатического потенциала к величине сил

Лоренца.

Поставленная цель достигается тем, что на линейно-изменяющееся магнитное поле накладывают слабо изменяющееся синусоидальное поле и регистрируют 5 измерение амплитуды переменного напряения на образце, имеющее частоту изенения магнитного поля, На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ измере- l0 ния электрофизических характеристик полупроводника; на фиг.. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит измеряемый плоскопараллельный полупроводниковый 15. образец 1, помещенный в поле электро-

"магнита 2, соединенного с первым выходом генератора тока 3. Полупроводниковый образец 1 соединен с источни ком постоянного тока, причем к точ 20 ке соединения образца 1 и источника

4 постоянного тока подключен приемник 5 модулированного rio àìnëèòóäå сигнала. Выход приемника 5 соединен со входом вертикальной развертки двухмерного регистрирующего прибора

6, вход горизонтальной развертки которого соединен со вторым выходом ге нератора тока 3.

Устройство работает следующим образом. Источник тока 3 формирует пи- З0 лообразный ток с наложенной сцнусоидальной компонентой, который с помощью электромагнита 2 преобразуется в магнитное поле с временной зависимостью индукции B(t) показанной на фиг. 2. Пилообразная компонента сигнала генератора: 3 поступает íà его второй выход и используется для горизонтальной развертки регистрирующего прибора 6. Период Т1 и амплитуда В4 40 пилообразной компоненты магнитной индукции установлены много больше периода Т и амплитуды В синусоидальной компоненты. При этом период Т1 выбран иэ .условия 45 (1- "м >: (1) где ig - временная постоянная процес" са заполнения быстрых поверхностных уровней захватау аналогичная постоянная медленных пбверхностных уровней.

Период Т g установлен исходя из услови я

Т

При этом на образец действуют- силы

Лоренца, величина которых F„ B<(t) 1 где Т - величина постоянного тока . источника 4, приводящие к квазиравновесному изменению отношения эо /уэо на поверхностях образца 1, перпендикулярных направлению вектора сил Лоренца. Это приводит к изменению скоростей S1 и Я поверхностной рекомбинации на соответствующих поверхностях образца l В результате магнитоконцентрационного эффекта огибающая вы ходного напряжения Ч„- приемника 5 (фиг. 2), настроенного на,частоту

f$ = El Г, находится нз выражения 511 ба1(G 2 эо2(Л где К - коэффициент в/тл, откуда

k>2+ m (4)

k32-ÈÅ

)Выражение (4) действительно с точностью не менее 1% в диапазоне Слабых и средних индукций В магнитного поля, например, для германия до величин

В1 4 100 мТ. Величина В практически выбирается исходя из необходимого отношения сигнал/шум на выходе линейного тракта приемника 5, причем с увеличением В уменьшается отношение амплитуд сигналов магнитоконцентрационного эффекта и эффекта Гаусса.

Например, для германиевого образца, близкого к собственному типу проводимости с размерами 0,1 х 1,0 х 5,0 мм при В2 = 0,1 мТ минимальное отношение сигнал/шум по напряжению составляло не менее 40 дб, а отношение сигналов магнитоконцентрационного эффекта и эффекта Гаусса не менее 30 дб.

Современные способы травления полупроводниковых образцов обеспечивают широкий линейный участок зависимос ти S (g ) . Поэтому при работе в линейном участке зависимостей S (уэа ) и S (cp+> ) согласно выражению (4) с способ обеспечивает непосредственное бр1: определение отношения 4ог

М (Э2+Щ (5) 602 где М - безразмерный коэффициент, определяемый выражением

Зэ2 J Vso2

М= (6) ) с g 4 В<Ц

Выражение (5) действительно, например, при обработке германия методом травления в диапазоне величины

В1 не менее 70 дб.

Таким образом, изложенный способ обеспечивает воэможность непосредственного измерения величины отношения поверхностных электростатических потенциалов на противоположных гранях образца.

Использование способа позволяет увеличить точность измерения поверхностных характеристик полупроводни- .

661437

Формула изобретения

ФЬг. /

Риг. 2

Составитель Т. Дозоров

Ре акто A. Аб амов Тех е Баб ка ко екто В. Синицкая

Заказ 2453/45 Тираж 1089. Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035 Москва Ж-35 Ра сная наб.. 4 5

Филиал ППП Патент, г, ужгород, ул. Проектная, 4

) ков при помещении образцов в скрещенные магнитное и электрическое поля, т.к, исключена составляющая погреш-ности, величина которой определяется режимом измерения.

Способ измерения электрофизических характеристик полупроводника, заключающийся в том, что полупроводниковый образец помещают в скрещенные магнитное и электрическое поля, измеряют их величину и регистрируют электрический сигнал на поверхности полупроводника, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью обеспечения возможности непосредственного контроля отношения поверхностного электростатического потенциала к величине сил Лоренца, на линейно-изменяющемся поле накладывают слабо изменяющееся синусоидальное поле и регистрируют измерение амплитуды переменного напряжения на образце, имеющее частоту изменения магнитного поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Павлов Л. П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов, М., 1975, с. 188-190.

2. А.Chovet. Study от recomb nati ou

processes from the mognetocoucentuatieu effects." Phgsica status Solidi (a)", 1975,чоЙ. 28, 9 2, р. 633.