Способ измерения параметровглубоких центров b полупроводниках

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к.авт. саид-еу(22) Заявлено 16.1227 (21) 2555822/18-25 в11813329

Ф

®1М. К„.

G 01 R 31/26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.0331. Бюллетень N9 10

Дата опубликования описания 15,0381 (53) УДК 621 382. .2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Н. Сережкин, П. В. Акимов и В.M. Федосее

Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (71) Заявитель (5 4 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКИХ

ЦЕНТРОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к способам измерения параметров электрически активных примесей в полупроводниках.

Известен способ измерения параметров глубоких центров в полупроводниках, в частности коэффициентов эмиссии носителей, включающий подачу на образец постоянного напряжения, освещение его импульсами света прямоугольной формы и измерение релаксации емкости 1).

Однако этот способ является технически сложным. t5

Известен также способ измерения параметров (коэффициентов эмиссии носителей и концентрации) глубоких центров в полупроводниках, согласно которому на р-и переход или барьер Шоттки 20 подают прямоугольные импульсы напряжения и измеряют зависимость емкости от времени релаксации (2) .

Однако данный способ также технологически сложен.

Цель изобретения — упрощение измерений.

Указанная цель достигается тем, что на образец подают импульсное на.пряжение переменной амплитуды и изме-30 ряют время релаксации комплексного сопротивления образца до заданного значения, а о параметрах глубоких центров судят по зависимости времени релаксации от амплитуды импульсов напряжения. Момент достижения комплекс" ным сопротивлением заданного значения определяют любым известным способом, например по достижении заданного значения фазы комплексного сопротивления, модуля комплексного сопротивления и т.д.

Коэффициент эмиссии и концентрации глубоких центров определяются из зависимостей U(t) после решения уравнения Пуассона для каждого конкретного случая.

Для асимметричного р-л перехода или барьера Шоттки, содержащего глубокие центры одного сорта, коэффициен» ты эмиссии носителей с которых не зависят от напряженности электрического поля, имеем ь(0,.-0) =В„А- —, (1> где U — напряжение смещения, при котором до изменения зарядового состояния глубоких центров комплексное сопротивление образца равно

813329 напряжение смещения до U и восста.навливают другое значение напряжения.

Таким образом, получают новую пару значений t H U и т.д. Коэффициент эмиссии носителей и концентрацию глубоких центров определяют из соотношений (1) и (2), а энергию активации глубоких центров определяют из температурной зависимости коэффициента эмиссии.

Реализация изобретения позволяет существенно упростить измерение параметров глубоких центров, поскольку нет необходимости измерять комплексное сопротивление (или емкость) р-п перехода. При данном способе измеряются напряжение смещения, при котором происходит релаксация параметров р-п перехода, и время, в течение которого комплексное сопротивление образца достигает заданного значения. При

20 этом повышается точность измерений вследствие того, что напряжение и время — одни из наиболее точно измеряемых величин. Использование цифровых приборов кроме обеспечения высокой точности облегчает автоматизацию измерений с обработкой результатов на 3BN. Высокая точность измерений коэффициента эмиссии носителей позволяет исследовать зависимости этого коэффициента от электрического и магнитного полей, давления и т.д., а также идентифицировать близко расположенные энергетические уровни.

Формула изобретения

à — обратное значение коэффициента эмиссии носителей с глубоких центров.

„"h(А= < f (р, (х(-p(«()dx, (ы

Ь о((, где 0 — диэлектрическая пройицаемость полупроводника, ) и L â€, границы области объемного заряда при напряжении смещения U p

Я иро — плотность объемного заряда до и после изменения зарядового состояния глубоких центров.

Для нескольких значений напряжения смещения U измеряют время t и по соотношениям (1) и (2) определяют искомые величины.

На чертеже представлена блок-схема измерительной установки.

Блок-схема содержит источник 1 ступенчатого напряжения, измеритель 2 времени, индикатор 3 балан(.а моста, мост 4 полных проводимостей, разделительный конденсатор (емкость) 5, исследуемый образец 6, индуктивность

7 развязки.

Измерение зарядового состояния глубоких центров в области объемного заряда осуществляют частичным уменьшением напряжения смещения на р-и переходе образца 6 от значения

0 до Uù при помощи источника 1 ступенчатого напряжения. Контроль комплексного сопротивления осуществляют с помощью моста 4 полных проводимостей и индикатора 3 баланса моста. В плечо сравнения моста 4 включают параллельную RC-цепочку, комплексное сопротивление которой принимают зà L

Контроль баланса моста осуществляют по фазе комплексного сопротивления..

Время достижения баланса моста в хо:де релаксации комплексного сопротивле ния измеряют измерителем 2 времени.

Индуктивность 7 и емкость 5 служат элементами развязки цепей постоянного и переменного тока.

Измерения проводят в следующей последовательности.

На р-и переход (или барьер Шоттки) подают смещение U и устанавливают температуру, при которой наблюдают релаксацию заряда на глубоких центрах .

Балансируют мост . уменьшают напряжение смещения до Un, и восстанавливают напряжение смещения О, меньшее U .

В момент восстановления напряжения запускают измеритель времени. При достижении баланса моста измеритель времени останавливают при помощи сигнала, вырабатываемого индикатором 3 баланса моста ° Получают соответствуюdydee значения t u U. Снова уменьшают

Способ измерения параметров глубо-. ких центров в полупроводниках путем подачи на образец прямоугольных импульсов напряжения и измерения релаксации одного из параметров образца, отличающийся тем, что, с целью упрощения, на образец подают импульсное напряжение переменной амплитуды и измеряют время релаксации комплексного сопротивления образца до заданного значения, а о параметрах глубоких центров судят по зависимости времени релаксации от амплитуды импульсов напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Sahetal С.Т. Thermal and optiса 1 emission and capture rates and

cross.sections... Solid-State Elect ron i cs, 1970, v. 13, Р 6 р. 759788.

2. Патент США 9 3859595, кл. 324158, опублик. 1973.

813329

Составитель Л. Балагуров

Редактор A. Наурсков ТехредМ.Рейвес Корректор Н. Бабиней

Заказ 767/57 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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