Способ определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках Советский патент 1988 года по МПК H01L21/66 

00

4;а

Изобретение относится к полупро-- водниковой технике и может быть использовано для контроля материалов и структур, используемых для изготов- Ленин полупроводниковых приборов,

Цель изобретения - обеспечение возможности определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках с высокой концентрацией цент- ров, дающих глубокие уровни.

П РИМ е р. Определяют энергию ионизации глубоких уровней в полупро водниках, имеющих такую большую концентрацию глубоких центров, что у диода Шоттки, сформированных на основе этих полупроводников, ток смещения соизмерим с током проводимости, что делает невозможным однозначное опре-- деление искомого параметра известны- ми методами.

На сформированную структуру металл-полупроводник подают импульсы напряжения смещения обратной полярности через ограничительный резистор порядка 1 кОм, наблюдая на экране осцш1ло графа напряжение на структуре. Вели чина амплитуды импульса обратного смещения должна несколько превышать на- пряжение обратимого пробоя (обычно лавинного). При этом в выпрямляющих контактах типа металл-полупроводник с повышенной концентрацией поверхностных центров возникают интенсивные колебания напряжения и тока. Для определения характера распределения поверхностных центров (непрерывное или Пик плотности состояний) далее проводят измерение зависимости периода возникающих колебаний Г t, от температуры Т, наблюдая период колебаний на экране осциллографа. Температуру структуры изменяют в пределах 200- 400 К.

Пику плотности состояний, определяемому наличием на поверхности примесных глубоких центров либо структурных дефектов, соответствует экспоненциальное уменьшение периода возникающих колебаний при увеличении температуры. При этом энергию ионизации определяют по формуле

ЙЕ 2kT In ,

где UE - энергия ионизации;

k - постоянная Больцмана;

Т - температура;

t,, - период колебаний;

|- м - максве. Еловское время релаксации полупроводника:

- диэлектрическая проницае

мость;

ЕО - диэлектрическая постоянная;

f удельное сопротивление полупроводника в базе диода.

Наступление обратимого пробоя фиксируют по неизменности напряжения на структуре при увеличении напряжения импульсов

Для структур металл-полут1роводник, сформированных на кремнии марки КЭФ5, подают импульсное напряжение с длительностью импульсов 120 МКС и скважностью 400. Напряжение обратимого пробоя порядка 380 Б. Экспоненциальное уменьшение периода колебаний (с 14 до 5 мкс) наблюдается в температурном интервале 232-250 К, что соответствует энергии ионизации 0,45 эВ Предлагаемый способ отличается

простотой аппаратуры, поскольку не нужно измерять релаксацию емкости области пространственного заряда.

Формула изобретения

Спо.соб определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках, включающий формирование структуры металл-полупроводник, подачу на структуру импульсов напряжения обратного смещения и изменение температуры структуры в пределах 200-400К, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках с высокой концентрацией центров, дающих глубо- кие уровни, амплитуду импульсов смещения увеличивают до наступления пробоя, не. приводящего к необратимым изменениям исследуемой структуры, регистрируют зависимость периода возникающих колебаний тока, на зависимости определяют участок, на котором период колебаний экспоненциально уменьшается при увеличении температуры и рассчитывают энергию ионизации глубокого уровня по формуле

йЕ 2kT In

t к

4ff.

140847/

где л1: - энергия ионизации глубоко-ний тока на участке экспо го уровня;ненциальной зависимости

k - постоянная Больцмана;периода колебаний от темТ - температура, при которойпературы структуры;

производятся измерения;. время максвелловской релак- t - период возникающих колеба-сации полупроводника.

Изобретение относится к метрологии электрофизических параметров nor лупроводников. Цель изобретения - обеспечение возможности определения энергии ионизации глубоких уровней в полупроводниках с высокой концентрацией центров, дающие глубокие уровни. Изобретение основано на явлении возникновения колебаний тока в цепи, содержащей поверхностно-барьерный переход, и температурной зависимости периода колебаний тока. На сформированную на исследуемом полупроводнике поверхностно-барьерную структуру подают импульсы напряжения обратного смещения для возбуждения колебаний тока, измеряют период возникающих колебаний в диапазоне температур 200- 400 К. На полученной зависимости находят участок, в котором цериод колебаний экспоненциально уменьшается при повышении температуры, и вычисляют энергию ионизации глубокого уровня по формуле. (Л