Способ определения параметров примесей в полупроводниках Советский патент 1991 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения концентрации основной, омпенсирующей и сопут- ствующей примесей и энергии ионизации сопутствующей примеси в полупроводниках.

Цель изобретения - расширение возможностей способа на определение концентрации основной, компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии ионизации сопутствующей примеси.

Пример. Измерения выполнены на исследуемых образцах слабокпмпен- сированного кремния, легированного бором Si;В толщиной ,2 см. В качестве эталона используют образец с концентрацией основной примеси Ng 2, , с кон1.1ентрацией ком- пенсирующей примеси ,8-10 см и с концентрацией сопут ТВ ощей примеси N, много меньшей N(), со степенью компенсации основной примеси К«1. Исследуемьгй и эталонный образцы закрепляют в вакуумном гелиевом криостате, охлаждают до произвольной температуры из области вымораживания основной примеси К и освегцаст ИК-излучением, отвечающим услов1«) ионизации основной примеси - бора. В качестве источника излучения используют внутреннюю поверхность вакуумной ка1 {еры криостата, температура которой близка к комнатной (энергия фотонов МэВ, энергия ионизации основной примеси E ,32 мэВ). В продольном электричес ком поле 1 В/см и поперечном магнитном ПОЛ5 с магнитной индукцией В 0,2 Тл измерены ачения Vrtd/I «I,25 к10 Ом-см и ,91-10 0м . см, где VH - ЭДС Холла; I - сила тока; d - толщина образца, волнистой чертой здесь .и далее отмечены величины, относящиеся к эталонному образцу.

Далее образцы экранируют от иэлу- чения, и при первом значении температуры из области вымораживания основной примеси Т, 20 К измеряют в еяичи- ны ,52-10 Ом-см и V,d/r 7, Ом«см. Устанавливают новое значение температуры из области вымо- пажнБания основной примеси ,73 К и измеряют Vj,d/I «706 Ом «см и «2,96 50 Ом см. Образцы нагревают до комнатной температуры, отвечающей

услговкю лсгощений. пэкмеси и и меря- ют ) ,5 - Ом см к

,

Q

Г94252

5,06 10 Ом-см. Измеренные значения ЭДС Холла и силы тока подставляют в выражения для расчета степени компенсации основной примеси исследуемого образца К по отношениям измеренных значений ЭДС Холла и силы тока при освещении образцов.

11-(Г-I)

-К -

-

и устанавливают, что К х 1 . В этом случае расчет значений энергии ионизации Ej, сопутствующей примеси, и

степень компенсации К,

N«

::-:- СОПУТСТ- k

вующей примеси осуществ системы трансцендентных получаемой подстановкой

(

TVudK

IvTSi

)

-1)КIVudKIVhaK .IVndK

KM

-

а.гцш. - ,iVMUl4 ,

ЖЖ

значений ЭДС Холла и силы тока, измеренных без подсветки при двух значениях температуры из области вымораживания основной примеси, где k - постоянная Больцмана.

Величину концентрации основной при примеси Не определяют из выражения: IV,d . No .

Т J k

IV, d

н„

подставляя в него значения ЭДС Холла и силы тока, измеренные при темпера- Туре, выбранной из области истошения примеси. По величине N и по рассчитанным К и К, вычисляет Нц и N.

Определенные таким образом значения искомых величин составили:

, Ык-бЧО см ; ,6- 10 см и мэВ.

Изобретение позволяет раздельно определять концентрации основной, компенсирующей и сопутствующей примесей, энергию ионизации сопутствующей примеси в полупроводниках и может быть эффективно использовано для экспрессного определения названных параметров примесей, в том числе в условиях npoMbmineliHoro производства полупроводниковых материалов.

Формула изобретения

Способ определения параметров примесей в полупроводниках, заключающийся в том, что исследуемый и эталонный образцы помещают в ск-рещениые электрические п магнитное поля и и

3I4I9A25

меряют ЭДС Холла и силу тока в этихкрайней мере при двух различных зняобраэцах при их освещении излучением,чениях температуры, выбранных из обсоответствующим условию ионизации ос-ласти вымораживания основной примеси,

новной примеси, при температуре об-нагревают образцы до температуры из

разцов, выбранной из области вымора-области истощения основной примеси,

.живакия основной примеси, о т л и -при которой повторяют измерения в

чающийся тем, .что, с цельюотсутствии излучения, и рассчитьшают

расширения возможностей способа наконцентрацию основной, компенсируюопределение концентраций компенсирую- и сопутствующей пркмесей и э нерщей и сопутствующей примесей и энер-гию ионизации сопутствующей принеси

гни ионизации сопутствующей примеси,по отношениям значений ЭДС Холла и

дополнительно измеряют ЭДС Холла исилы тока, измеренных в исследуемом

силу тока в исследуемом и эталоннрм .и зталонном образцах при указанных

образцах в отсутствии излучения, по 15температурах.

Изобретение относится к полупро- водни(совой технике и .может быть использовано для определения концентрации основной, компенсирующей и со- путствующей примесей и энергии ионизации сопутствующей примеси в полупроводниках. Способ позволяет расширить возможности способа на определение концент4 аций компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии ионизации соответствующей примеси. Исследуемый и эталонный образцы располага-i ют в скрещенных электрическом и магнитном полях-и определяют отнощения значений ЭДС Холла и силы тока, цзме- ряемых в образцах в следующих условиях: в области температур вымораживания примеси при освещении образцов излучением иэ диапазона примесного поглощения, в темноте не менее, чем при двух значениях температуры из этой же области, в области темпераг тур истощения примеси. Искомые величины рассчитывают по отнощениям значений ЭДС Холла и силы тока в образцах. По сравнению с базовым объектом, основанным на измерениях температурной зависимости коэффициента . Холла в исследуемом образце, предложенный способ позволяет повЪ|сить точность определения параметров примесей. При относительной погрещности . измерений J X в материалах со степе- , 1 иью компенсации Ах Ю выигрыщ в точ ности составляет 3 порядка. 9