Способ определения времени жизнинеосновных носителей заряда b об'емеполупроводника

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Соцналнстнчесннк

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280579 (21) 2770732/18 25 (51)М. К с присоединением заявки йо

Н 01 Ь 21/бб

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230581 Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 230581 (-Щ УЖ 621 ° 382

<088.8) (72) Авторы изобретения

Х.И.Кляус, Ю.Н.Сердюк и Е.И.

Институт физики полупроводников Сиби отделения АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ

НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ОБЪЕМЕ

ПОЛУПРОВОДНИКА

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля полупроводниковых приборов с зарядовой связью.

Известен способ определения времени жизни неосновных носителей заряда в объеме полупроводника, основанный на изготовлении МДП-структуры, подаче, на нее обедняющего импуль- 1< са напряжения, изменении зависимости величины потока объемной термогенерации от глубины обеднения, по углу наклона которой определяют время жизни неосновных носителей заряда (1$, Недостатком этого способа является его разрушающий характер,связанный с необходимостью изготовления

МДП-структуры.

Кроме того, такой способ неПригоден для контроля йриборов с переносой заряда.

Известен также способ определения времени жизни неосновных носителей заряда в объеме полупроводника, основанный на локальной инжекции неосновных носителей в объем полупроводника, измерении распределения их концентрации по расстоянию от места инжекции, определении диффузионной длины и вычислении времени жизни по известным зависимостям (21..

Данный способ непригоден для контроля приборов с зарядовой связью.

Кроме того, разрушающий характер способа обусловлен необходимостью изготовления коллекторногo контакта.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа и обеспечение неразрушающего контроля приборов с зарядовой связью.

Поставленная цель достигается тем, что на входной р-п-переход прибора с зарядовой связью подают напряжение пряМого смещения, на одну из фазовых ши н подают обедн яющее н апряжение,на все другие электроды подают напряжение1равное напряжению плоских зон и измеряют величину зарядов, накапливаемых на электродах шины, на которую подано обедняющее напряжение, в режиме считывания.

На фиг.1 приведена схема измеренияу на фиг.2 — эпюры напряжений режима измерения1 на фиг.3 — зависимости тока в ОПЗ в зависимости от расстояния до входного р-и-перехода.

832625

Формула изобретения

Схема измерения (фиг. 1) содержит входной р-и-переход 1, входные затворы 2 и 3, фазные электроды 4-6, ОПЗ 7,нодложку 8, диэлектрик 9, ток

2s входного р-п-перехода 1 в подложку 8, диффузионные токи .(и 5 избыточных неосновных носителей в

OI13 .

На эпюрах напряжений режима измерения (фиг.2) Ug»s 08ь - напряжения на входных затворах 2 и 3, Ф, Ф, Ф напряжения на фазных электродах 4-6)

Ug> — напряжение íà р и-переходе 1;

Ung — напряжения плоских зон; UcSобедняющее напряжение.

На фиг.З приведены зависимости |oка в ОПЗ в зависимости от расстояния до входного р-п-перехода, где

10-12 — расчет, точки — эксперимент.

Способ измереиия времени жизни осуществляется следующим образом.

Через входной р-п-переход 1 в подложку 8, смещенный в прямом направлении напряжением U (2-3)кг/g, х, где к, т, g - постоянная Больцмана, температура, абсолютный заряд ннжектируют неосновные носите- 25 ли заряда. При этом в подложке устанавливается распределение избыточной концентрации неосновных носителей Р„ (х, у, з). Неосновные носители йз объема полупроводника дифФундируют в ОПЗ 7 под фазными электродами 4, на которое подано обедняющее напряжение, и составляют токи I„, значения которых определяются как производная от величины накопленного заряда Qp по времени и пропорциональны grad P (х, у, z) на границы соответствующего ОПЗ.

Для устранения влияния особенностей на границе раздела полупроводниковая подложка 8 — диэлектрик 9 на 46 значение P (х, у, z ) в объеме на остальные фазные электроды 5 и 6 и входные затворы 2 и 3 подает ся напряжение плоских зон U„>.

После накопления величины заряда Q$

Q P эа время а, необходимой для определенного соотношения сигнал/шум регистр переводится в режим считывания заряда на выход, при этом на фаэные электроды подаются напряжения у)

e1I Ф2t e3 °

На основе измеренных значений таков в 1-тые ОПЗ строится экспериментальйая зависимость. величины тока ат,расстояния до входного р-и-перехода. Да" лее производится за счет зависимос- тей тока в ОПЗ от расстояния да входного р-и-перехода при параметрическом изменении диффузионной длины Ьэ.

Полученная экспериментальная кривая совмещается с одной из теоретических 60 до полного совпадения.. Ярким образом определяется диффузионная длина LÐi а spew жизни-при помощи соотношения Г -Lp |D (1) где D - коэффициент диффузии. 65

Пример..Предлагаемый способ осуществляют при помощи ПЗС регистра сдвига на 64 биты, выполненного на кремнии КЭФ вЂ” 7,5 с ориентацией (100) . 3 зары между электродами составляют 1,5-10 см, ширина электродов 13,5 ° 16 Ьм. Величина входного . тока р составляет 10 А. Измере9 ния проводятся при комнатной температуре.

На фиг.3 приведены расчетные значения и результаты эксперимента зависимости тока в ОПЗ от расстояния до входного р-и-перехода. Параметром являет "я диффузионная длина:

10-14 =2 10 см) 11-KP=2,5- 10 см.; э

12-Ьр=З „0 -10 см, тачки соответствуют результатам эксперимента-.. диффузионная .цлина в данном случае соответствует ведичине 2,5-10 см, а время жизни Ф соответственна 3..16Г с.

Приведенные результаты хорошо каррелируют с другим проведенным независимым способом измерением- 3,1 ° 10 с

Предлагаемый способ позволяет без применения дополнительной аппаратуры определить время жизни иеасновных носителей в подложке структуры. При этом контроль проиЗводится без разрушения образца, что при .применении известных способов не всегда sos" можно.

Способ определения времени жизни неосновных носителей заряда s объеме полупроводника, основанный на локальной иижекции иеасиовных носителей в объем полупроводника,:измерении распределения мх концентрации по расстоянию от места инжекции, определении диффузионной длины и вычислении времени жизни па известным зависимостям, а т л и ч а ю— шийся тем, чта, с целью расширения функциональных воэможностей способа и обеспечения неразрушающего контроля приборов с зарядовой связью, на входной р-и-переход прибора с зарядовой:связью подают най-: ряжеиие прямого смещения, иа одну из Фазовых шии и подают абедияющее напряжение, иа все другие. электроды подают напряжение, равное напряжению плоских зои и измеряют величину зарядов, накапливаемых на электродах шины, на которую подано обедняющее напряжение, в режиме считывания.

Источники информации, . принятые ва внимание при.экспертизе

1. Serbst М. ReXaxationseffekte

an BabbXestes XsoIator PranztIhchen Бе1tsehrift 26г angemente Physik

В 22, 1966, S 1, 6 30-33.

2. VaIdes L.B; Measurement of

Ninorety Carrier Lifetime in Germanium. Proc., of. the SRE, 1952, ч. 40, Р 11, р.1420-1423.

832625

Составитель Л.Смирнов

ТехредЖ. Кастелевич КорректорС.Шекмар

Редактор А.Ыандор филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4

Заказ 4086/88 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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