Способ определения емкости материала с большей шириной запрещенной зоны в гетеропереходах и МДП-структурах Советский патент 1989 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля параметров гетеропереходов и ЩП-структур при юс изготовлении, а таюке в процессе изготовления нолупровод)1иковых приборов на их основе.

Цель-изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности способа.

Ыа фиг„ 1 представлена схема измерения фотоотклика образца и эквивалентная схема исследуемого образца (обведена пунктирной линией) при облучении излучением с энергией квантов Eq,.,liVEg ; на фиг. 2 представлена зависимость фотоотклика uV от . частоты модуляции j-.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: Egi, ширина запрещенной зоны широкозонного и узкозонного материалов образца соответственно; h vl - энергия квантов возбу)вдаюш,его излучения; С - емкость материала с большей шириной запрещенной зоны; R - сопротивление ь атериала с большей шио

риной запрещенной зоны; С - емкость материала с меньшей шириной запрещенной зоны; R 5 сопротивление объемны квазинейтральных областей полупроводников; фотоЭДС; появляющаяся пр освещении образца; С - емкостная нагрузка; входное сопротивление измерительного прибора; ЛУф((о) - измеряемый сигнал фотоотклика.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: кривая 1 - при ,

кривая 2 - при

кривая 500 пФ; R 10 Ом;

Ч, ния.

Пример, Способ используют для определения емкости материала с большей шириной запрещенной зокы в гетеропереходе GaAs- Al,Ga As{Eg,,,.,8 эВ, E|j ,43 эВ) с толщиной слоя Al;(Ga.y;As мкм.

Исследуемый образец включают в измерительную схему последовательно с емкостной нагрузкой ,; (фиг. 1) и освещают модулированным по интенсивности светом с энергией квантов Eg ih-vl ;EijiCO стороны материала с большей шириной запрещенной зоны. При таком освещении свет поглощается только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны.

Освещение производят со стороны AlyCa As модулированным по интенсивности светом с энергией квантов h 1,6 эВ, поглощаемым только в GaAs.

Изменение интенсивности освещения приводит к изменению развивающейся при освещении фотоЭДС на величину Ли и соответственно измененшо фотонапряжения (фотоотклика) UV на емкостной нагрузке С.

Измеряют частотную зависимость uV(co) на осциллографе С8-13. При включении последовательно с образцом

000 пФ, R, 10 Ом; значения фотоотклика при часто тах cu w , соответственно при и 1 ; W,- значение частоты модуляции, выше которого величины 1

г

емкостной нагрузки С„, 500 пФ измеряют зависимость (фиг. 2, кривая 1) и находят значение 4V{j,i(B эксперименте равное 1,6 мВ) при . Для исследованных гетеропереходов GaAs-Al Ga,.,(As GJ,:10 с измерения повторяют при пФ. Найденное значение ЛУ,, составляет

1,1 мВ (кривая 2 на фиг. 2). Подставляя найденные значения йЧ,

величины Си и С

М,

HI

С,(,йУф1 -СнгДУф -i -Ji;

,

определяют искомую емкость материала с большей шириной запрещенной зоны (Al;;Ga j,As) :G 600 пФ. Найденное значение С совпадает с расчет- ной величиной данной емкости.

Предлагаемый способ позволяет определить емкость полупроводникового материала с большей шириной запрещенной зоны в любых реальных гетеропереходах и использовать ее, например, для нахождения концентрации нескомпенсированных примесей или оценки величины ионизированного заряда в обедненной области на границе раздела. Это в свою очередь дает возможность целенаправленно менять режимы изготовления гетеропереходов, получая структуры с заданными параметрами для разнообразных устройств микроэлектроники и оптоэлектроники.Способ обеспечивает также повьш1ение точности определения емкости в структурах с туннельно-тонким диэлектриком вследствие отсутствия сквозного тока, приводящего к погрешностям определения емкости.

Формула изобретения

Способ определения .емкости материала с большей шириной запрещенной зоны в гетеропереходах и ИДП-структуpax,, включающий облучение исследуемого образца модулированным по интенсивности излучением-и регистрацию фотот- 1шика, отличающийся тем, что., с целью расширения функциональных возможностей и повышения точнос- -ти, облучение исследуемого образца проводят излучением, поглощаемым только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны, и на заданной емкостной нагрузке, включенной последовательно с исследуемым образцом, измеряют зависимость переменной составляющей фотоотклика от частоты модуляции aV(u)), по которой находят значение

этой частоте модуляции, дальнейшее увеличение которой не меняет -.величины фотооткпика, затем изменяют величину емкостной нагрузки и повторяют измерения при тех же условиях освещения и аналогично определяют ЛV по двум измеренным значениям /зV,и соответствующим величинам емкостных нагрузок проводят расчет емкости материала с большей шириной .запрещенной зоны.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых структур при их изготовлении, а также в процессе изготовления нолупроводниковых приборов на их основе. Целью изобретения является расширение функциональных воз- можностш и повышение точности измерения емкости. Согласно изобретению исследуемый образец освещают модулированным по интенсивности светом, поглощаемым только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны. При двух различных величинах емкостной нагрузки, включенной последовательно с исследуемым образцом, измеряют зависимость переменной составляющей фотоотклика от частоты модуляции. На полученных зависимостях определяют значенр я фотооткликов при той частоте модуляции, дальнейшее увеличение которой не изменяет величины фотооткликов. Емкость материала с большей шириной запрещенной зоны рассчитывают по величинам фотооткликов, не за- внсящих от дальнейшего увеличения частоты модуляции излучения, и по соответствующим значениям емкостных нагрузок. 2 ил. ч оэ. 00