СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОБРАЗЦОВ Российский патент 1996 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к области средств контроля электрофизических параметров полупроводников и может быть использовано для определения типа электропроводности полупроводниковых структур.

Известен способ определения типа электропроводности по знаку термоЭДС [1] возникающей между металлическими зондами, один из которых нагревают. Способ заключается в определении полярности термоЭДС, возникающей между нагретой и более холодной областями полупроводника, расположенными в местах контактирования зондов.

Известен также способ определения типа электропроводности [2] в котором применяют охлажденный зонд вместо нагретого.

Известные способы, основанные на использовании нагретого и охлажденного зондов, не обеспечивают определения типа электропроводности в неоднородных и многослойных структурах, если размеры неоднородных областей превышают межзондовое расстояние.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ определения типа электропроводности по знаку термоЭДС [3] возникающей между нагретой и более холодной областями полупроводника. Градиент температуры создается локальным нагревом образца в результате прижима нагретого зонда, при этом вторым контактом служит металлическая пластина, на которой размещают образец.

Однако, если полупроводниковые образцы содержат неоднородные по электропроводности области, то с помощью термозонда достоверно определить тип проводимости в заданном месте невозможно. Неопределенность типа проводимости обусловлена, например, эффектами фотонапряжения, выпрямления, возникающими на p-n- переходах и других неоднородностях полупроводниковых структур.

Сущность изобретения заключается в том, что способ основан на определении типа электропроводности полупроводниковых структур по знаку термоЭДС в области зондового контакта. При этом осуществляют нагрев всего объема полупроводниковой структуры, зонд находится при комнатной температуре, а определение типа электропроводности в неоднородных и многослойных структурах проводят во время нарастания величины термоЭДС.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается тем, что нагревают весь объем полупроводниковой структуры, а зонд находится при комнатной температуре, определение же типа электропроводности в неоднородных и многослойных
Нагрев всего объема структуры обусловливает состояние собственной (смешанной) электропроводности полупроводника и таким образом нивелирует неоднородности электрофизических параметров. Изначально неоднородная или многослойная полупроводниковая структура становится однородной. В точке контактирования холодного зонда с поверхностью нагретой структуры концентрация собственных носителей резко уменьшается и знак термоЭДС определяется примесной проводимостью. С течением времени область охлаждения расширяется и может быть сравнимой с размерами врожденных неоднородностей. При этом достоверность определения типа проводимости не обеспечивается.

Необходимо следить за динамикой установления стрелки нуль-индикатора. Если стрелка смещается от "нуля" в одном из направлений, значит, конкурирующие области не мешают. Если стрелка останавливается и даже начинает смещаться в противоположную сторону, значит, размеры области охлаждения сравнимы с размерами неоднородностей.

Таким образом достоверное определение типа электропроводности необходимо проводить во время нарастания термоЭДС.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Исследуемую полупроводниковую структуру размещают на металлическом столике с нагреваемой поверхностью для прогревания всего объема структуры до требуемой температуры. Для определения температуры нагрева структур из различных полупроводниковых материалов можно исходить из значений предельных температур, допускающих работоспособность полупроводниковых приборов (например, для германиевых приборов: 80 100^oC; для кремниевых: 180 - 200^oC [4]).

Находящийся при комнатной температуре зонд, включенный в измерительную схему, прижимают к поверхности структуры и в период нарастания термоЭДС определяют тип электропроводности.

Использование: для контроля электрофизических параметров полупроводниковых образцов. Сущность: для определения типа электропроводности неоднородных полупроводниковых структур по знаку термоЭДС в области зондового контакта нагревают весь объем структуры, зонд при этом сохраняет компактную температуру. Определение типа проводимости осуществляют во время нарастания величины термоЭДС.

Способ определения типа электропроводности полупроводниковых образцов, включающий нагрев образца, приведение зонда в контакт с образцом и определение типа электропроводности по знаку термоэлектродвижующей силы в области зондового контакта, отличающийся тем, что в качестве образцов используют неоднородные многослойные полупроводниковые структуры, нагреву подвергают весь объем структуры, температура зонда комнатная, а определение типа электропроводности осуществляют в момент нарастания термоэлектродвижущей силы.