Способ измерения скорости поверхностной генерации-рекомбинации Советский патент 1986 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к полупро водниковой технике и может быть использовано для исследования свойств поверхности полупроводников в полупроводниковой микро- и оптоэлектро- ншсе при изготовлении и исследовании полупроводниковых приборов, в частности приемников излучения, источников электромагнитного излучения .

Цель изобретения - повьшение точности измерений за счет исключения тока, связанного с генерацией носителей заряда в области пространственного заряда р-м-перехода, тока пробоя р-м-перехода, обусловленного образованием микроплазмы,и тока поверхностной утечки путем истощения объема полупроводника неосновными носителями заряда под действием электрического поля.

На фиг. 1 и 2 представлены безразмерные и экспериментальные вольт амперные характеристики, соответственно.

Безразмерные вольт-амперные характеристики (фиг. 1) рассчитаны для толщины кристалла и для различных значений безразмерной скорости поверхностной генерации-рекомбинации S (для кривой 1 Oj для кривой 2 0,2; для кривой 3 1,OJ для кривой 4 2,OJ для кривой 5 5,OJ для кривой 6 20,0, кривая 7 - омическая характеристика кристалла).

На фиг. 2 представлены экспериментальные вольт-амперные характеристики в режиме эксклюзии. Кривая 8 соответствует кристаллу с малой скоростью поверхностной генерации-рекомбинации, кривые 9-11 соответствуют этому же кристаллу в порядке возрастания величины скорости поверхностной генерации-рекомбинации на широких гранях кристалла, кривая 12 - омическая характеристика кристалла.

Приме р. Изготавливают полупроводниковую пластину с размерами 0,,,078 см, толщинс;й, срав нимой с биполярной диффузионной длиной, из монокристаллического германия р-типа с удельным сопротивлением при комнатной температуре PS;40 Ом«см и концентрацией остаточ ;ной примеси см . К узким торцам пластины изготавливают контакты один антизапорный, другой - оми15 .

25

13510. 2

ческий. Антизапорный контакт изготавливают вплавлением In на травленую в пергидроле ) поверхность германия, омический - вплавлением Ino ggsGao,oo5 Диффузионная длина в исследуемом материале составляетLf) 0,25 см. Широкие грани пластины обрабатывают симметрично. Изменение величины скорости поверхностной генерации-рекомбинации достигается различной обработкой широких граней. Малая скорость поверхностной генерации- рекомбинации (ScvlO см/с) достигается травлением в кипящем пергидроле (Нг.02), максимальная скорость поверхностной генерации-рекомбинации ( S 10 см/с) - гру- бой шлифовкой, промежуточные значения скорости.поверхностной генерации-рекомбинации - мелкой шлифовкой либо осаждением золота из его водного раствора на исследуемую поверхность.

Измеряют вольт-амперные харак- теристики (ВАХ) исследуемых крир- таллов при комнатной температуре. Измерения проводят в импульсном режиме. Длительность импульсов

30 (| ц 150-600 мкс) выбирают такой, чтобы избежать нагрева Кристаллов и в то же время обеспечить стационарность процесса эксклюзии. Импульсы тока и напряжения ре-

35 гистрируют стробоскопическим осциллографом С7-12. ВАХ записыва- ртся на самописце ЛКД4-003.

На фиг. 2 представлены ВАХ в ре- жиме эксклюзии. Омическая характе40 ристика (кривая 5) записывается через 0,2 мкс от начала импульса, когда эксклюзия в образце еще не возникла. Кривая 1 соответствует образцу с малой скоростью поверх-

45 ностной генерации-рекомбинации. Эксклюзия начинается в этом образце с очень малых напряжений, сопротивление образца на участке эксклюзии возрастает в 50 раз по

50 сравнению с исходным.Кривые(.

2-4 соответствуют этому же образцу в порядке возрастания величины скорости поверхностной генерации-рекомбинации на широких гра55 нях кристалла. Представленные ВАХ имеют вид (фиг. 2) характерный для эксклюзии, при малых напряжениях линейны и совпадают с они3

ческой характеристикой. При средних напряжениях U ток I л/ U , Р больших напряжениях I . Определяя на линейном участке сопротивление кристалла в релсиме полной эксклюзии Rjic напряжение отсечки дпя кривых 1-4, по предлагаемым формулам вычисляют значения скоростей поверхностной генерации-рекомбинации. Так, для кривых 1-4 S«75; 580; 8-10 4,3« jxlO см/с соответственно. Значения,

(Вычисленные по сопротивлению кристалла в режиме полной эксклюэии, отличаются от значений, вычисленных по напряжению отсечки, в пределах 5%

Экспериментально сравнивают предлагаемый и известный способы при одних и тех же условиях измерения, на одном конкретном материале, при одной и той же технологии изготовления. Сравнивание проводят на крис. таллах Ge. К кристаллам-Ое ( р.с: х40 Ом-см), который используют в предлагаемом примере, изготавливают

18510

сплавной p-h-переход таким же образом, как антизапорный. Затем по току насыщения вычисляют скорости поверхностной генерации-рекомбина5 ции для различных обработок поверхности и сравнивают с аналогичными, полученными по предлагаемому способу Изменение величины скорости поверхностной генерации-рекомбинации осу10 ществляют осаждением золота из его водного раствора одновременно как дпя предлагаемого способа, так и для изготовленного р-и-перехода. Поэтому можно считать, что измеряемые ско15 рости поверхностной генерации-рекомбинации в предлагаемом и известном способах одинаковы.

Известный способ чувствителен к величине скорости поверхностной

20 генерации-рекомбинации см/с, тогда как предлагаемым способом удается измерить см/с, при этом значение скорости поверхностг ной генерации-рекомбинации контро25 лируют третьим независимьм методом.

mc

Чите

418)

Составитель Н.Воробьев Редактор Н.Гунько Техред С.Мигунова Корректор М. Самборская

783/59

Тираж 644Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ram Патент, г. Ужгород,-ул. Проектная, 4