Способ определения емкости области пространственного заряда в полупроводнике и диэлектрика полупроводниковых структур Советский патент 1989 года по МПК H01L21/66 

to tc

Изобретение относится к полупро- водниковой технике и может быть использовано для определения емкости области пространственного заряда и диэлектрика в полупроводниковых структурах. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах. Образец, содержащий гетеропереход, освещают светом, поглощаемым в материале с более узкой шириной запрещенной зоны, и регистрируют за- вис1шость напряжения от времени на ем1юсти, включенной последовательно с гетеропереходом. Измерения повторяют при другом значении емкости включенной последовательно с гетеропереходом. Измеряют значения напряжений, соответствующие точкам излома полученных зависимостей и по ним про изводят расчет искомой емкости. Способ позволяет определить также емкость диэлектрика в МДП структурах и туннельно тонких диэлектрических слоев. Данный способ позволяет умень щить влияние токов утечки, что повышает точность определения емкости. 4 ил. - Р (/)

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения емкости области пространственного заряда и диэлектрика в полупроводниковых структурах.

Цель изобретения - повышение точности и обеспечение определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах.

На фиг. 1 приведена зонная энергетическая диаграмма пол.упроводнико- вого гетероперехода; на фиг. 2 -

зонная энергетическая диаграмма МДП- структуры, где ЕП) Е j- ширина запрещенных зон; (/, , (- изгибы зон; ЕС ЕриЕу энергетические положения, соответственно зоны проводимости, уровня Ферми и валентной зоны; WD толщины областей пространственного заряда в полупроводниках; hto- энергия квантов возбуждающего света, d - толщина диэлектрического слоя; М - металл; на фиг. 3 - эквивалентная схема исследуемого образца при освещении светом с EQ; hu) Е i в

измерительной схеме, где С - емкост йатериала с большей шириной запрещен«гг, 1т

НОЙ зоны (С,-- Р-|--- -гг- Ф/см

1 Для полупроводникового материала и

di -5 Ф/см для диэлектрика,

г|де , - диэлектрическая проницаемос Натериала, - диэлектрическая про- ницаемость вакуума, N - концентрация нескомпенсированных примесей в полупроводнике, q - заряд электрона) Б| - сопротивление утечки материала d большей шириной запрещенной зоны; CJi - емкость материала с меньшей шириной запрещенной зоны, сопротиление объемных квазинейтральных областей полупроводников; U, - фотоЭДС появляющаяся при освещении образца; С 1 - емкостная нагрузка; V 4- фотонапряжение (фотоотклик); на фиг, 4 - временная зависимость 4 отоотклика ф(±) при освещении образца сзетом,

; Кривая 1 - при (j,5 кривая 2,Е(РИ С(,Сц, ,. Уф,- значение 4Ьтоотклика в точке излома на зависи MocTH-V(t) при ., .ф,- при С„ iC(, , где С|, и Сц- первое и второе значения емкостной нагрузки.

Вид экспериментальных зависимос- т ей V(t) для исследованных гетеропереходов GaAs-A1.2Ga,yAs при С f 500 пф, ПФ5 совпадает с видом Vф(t) на фиг. 4.

Способ был использован для опре- р|еления емкости материала с большей Шириной запрещенной зоны Al.(Ga.As в г етеропереходе GaAs-Al; Ga ,,xAs |EgGc, S EgAl,.,As -1,8 эВ) с толщиной слоя A.l)( 1 мкм. 0с- йещение производилось со стороны .As импульсом света с энергией квантов ,5 эВ, поглощаемым только в GaAs. Для освещения испол.-- зевалась электронная фотовспьш1ка (с длительностью импульса .200 мкс и электрической энергией 36 Дж) с набором нейтральных и интерференци- oiHHbix фильтров. Интенсивность света составляла 10 мВт/см . Последовательно с образцом включалась е жост- иая нагрузка С(500 пф, и на ней из

мерялась временная зависимость фотоотклика с помощью осциллографа 08-17.) Наблюдаемая форма фотоотклика была , аналогична изображенной на фиг. 4, Измеренное значение фотоотклика в точке излома мВ. Затем вместо емкостнойL нагрузки пф последовательно с исследуемым образцом- бьша присоединена ешсостная нагрузка CK,. IOOO пф и измерено соответствующее значение фотоотклика в точке излома мВ. Подставляя в расчетную формулу измеренные значения V, и Уф , а также известные значения CH, определена емкость слоя Al,(Ga,,j.As

,-Сид-УФг

,

, iT To -i6 io 3 .

600 пф

Найденное значение С совпадает с расчетной величиной данной емкости.

Формула изобретения, Способ определения емкости облас- ти пространственного заряда в полупроводнике и диэлектрика полупроводниковых структур, включающий освещение исследуемого образца светом-, отличающийся тем, что с целью повьш1ения точности и обеспечения определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах, образец освещают светом, поглощаемым только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны, и на емкостной нагрузке, включенной последовательно с исследуемым образцом, измеряют временную зависимость фотоотклика y,.,(t) от начала освещения до появления на ней излома, затем изме- ряют величи 1у емкостной нагрузки и повторяют измерения при тех же условиях освещения и по значениям фотоотклика Уф в точках излома, а также по известным величинам ei-ncoCTHbix нагрузок проводят расчет емкости диэлектрика или области пространственного заряда.

t4)

«

ff

1 L-1

/ f

.

k

L

iI I

-

ijf

- -- ft P

Г,

«f

W, 7 VVjj

we, /

ДГ

г

7г

лт

.-

L-1

ef

Cf

л

.z

CI3

IOS разе ц

Фы.З

1

ffff

J