СПОСОБ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ Российский патент 1996 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и представляет собой способ ИК-спектроскопии приповерхностного слоя полупроводников.

Способ может быть использован для ИК-спектроскопии полупроводников и получения профилей изменения спектров по толщине образцов полупроводника.

Исследование уровня техники показало, что известны два основных способа ИК-спектроскопии, основанные на изучении поглощения путем измерения коэффициента отражения или пропускания ИК-излучения образцом (С.Зи, Физика полупроводниковых приборов, -М. Мир, 1984, т.2, с. 347).

Известен способ ИК-спектроскопии (там же, стр.347), включающий освещение пластины полупроводника ИК-излучением с изменяющейся длиной волны и излучение поглощения путем измерения коэффициента пропускания излучения.

Недостатком указанного способа является затрудненность анализа массивных образцов, обладающих существенным поглощением, или пленочных образцов на подложке, поглощающей излучение используемой длины волны. Кроме того, способ не позволяет получать информацию о свойствах приповерхностного слоя полупроводника.

Известен также способ ИК-спектроскопии (там же, стр.347), включающий освещение пластины полупроводника ИК-излучения с изменяющейся длиной волны и изучение поглощения путем измерения коэффициента отражения.

Однако, недостатком метода является малая величина измеряемого сигнала с внешнего фотодетектора, что осложняет регистрацию этого сигнала.

Изобретение позволяет облегчить регистрацию излучения, т.к. фотодетектором в нем служит сам исследуемый образец, а также позволяет измерять непосредственно поглощение излучения в тонком приповерхностном слое полупроводника, что в сочетании с процессом электрохимического травления позволяет получать профили характеристик поглощения ИК-излучения по толщине образца.

Способ ИК-спектроскопии заключается в том, что пластину полупроводника исследуемой поверхностью приводят в контакт с раствором электролита, задают ток в цепи образец-электролит, а о поглощении излучения судят по изменению напряжения пробоя области объемного заряда в полупроводнике при фиксированной плотности анодного тока для полупроводника n-типа или катодного тока для полупроводника p-типа проводимости.

При этом на величину напряжения пробоя области объемного заряда оказывает влияние поглощение излучения в этой области, толщина которой составляет для полупроводников с концентрацией основных носителей заряда 10¹⁵-10¹⁸см^-3 10 1000 нм. При поглощении излучения происходит генерация электронно-дырочных пар, что снижает ширину области объемного заряда и ее напряжение пробоя.

Пример. Пластину GaAs, n= 1•10¹⁸см^-3 с эпитаксиальным слоем GaAs, n= 1•10¹⁶см^-3 приводят в контакт с электролитом со стороны эпитаксиального слоя, устанавливают анодный ток плотностью 0,1 мА/см² и с помощью монохроматора освещают эпитаксиальный слой ИК-излучением длиной волны, линейно изменяющейся в диапазоне 0,8 10,0 мкм со скоростью 1 мкм/сек. При этом о поглощении излучения судят по изменению анодного напряжения, в которое аддитивно входит напряжение пробоя области объемного заряда.

Изобретение в сочетании с анодным травлением или окислением образца в электролите позволяет также определять профили изменения спектров поглощения по толщине образца.

Использование: в области полупроводникового материаловедения для ИК-спектроскопии полупроводников и получения профилей изменения спектров по толщине образцов полупроводника. Сущность изобретения: в способе ИК-спектроскопии приповерхностного слоя полупроводников пластину полупроводника с исследуемой поверхностью приводят в контакт с раствором электролита, задают ток в цепи образец-электролит, а о поглощении излучения судят по изменению напряжения пробоя области объемного заряда в полупроводнике при фиксировании плотности анодного тока для полупроводника n-типа или катодного тока для полупроводника p-типа проводимости.

Способ ИК-спектроскопии полупроводников, включающий освещение пластины полупроводника ИК-излучением с изменяющейся длиной волны и косвенное измерение поглощения по спектральной зависимости заданного параметра, отличающийся тем, что пластину полупроводника исследуемой поверхностью приводят в контакт с раствором электролита, задают ток в цепи образец-электролит и подвергают облучению, а в качестве заданного параметра выбирают напряжение пробоя области объемного заряда в полупроводнике при фиксированной плотности анодного тока для полупроводника n-типа или катодного тока для полупроводника p-типа проводимости.