СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛЕГИРУЮЩЕЙ ПРИМЕСИ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ Советский патент 1995 года по МПК H01L21/66 

Описание патента на изобретение SU1499634A1

Изобретение относится к неразрушающим методам изучения физико-химических свойств материалов и может найти применение в лабораторной и производственной практике при исследовании и контроле свойств полупроводниковых материалов, в особенности тонкослойных структур, выращенных эпитаксией, диффузией, ионным внедрением.

Цель изобретения повышение точности и разрешающей способности измерения профиля, обеспечение возможности исследования высокоомных полупроводников и упрощение.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего изобретение; на фиг. 2 показана зависимость низкочастотного напряжения UΩ от величины постоянного смещения U, подаваемого на образец. На фиг.3 показана зависимость концентрации примеси N от глубины Х.

В устройство (фиг.1) входят задатчик 1 постоянного напряжения, потенциостат 2, электрод 3 сравнения, вспомогательный электрод 4, генератор 5 высокочастотного напряжения, генератор 6 низкочастотного напряжения, балластная емкость 7, низкочастотный микровольтметр 8, RC-цепочка 9, самописец 10.

П р и м е р. Изучаемый полупроводниковый образец 11 помещают в качестве исследуемого электрода в электрохимическую ячейку с раствором электролита. На образце в контакте с электролитом формируют барьер Шоттки (с помощью внешнего напряжения или самопроизвольно). Внешнее постоянное напряжение подают на ячейку с помощью стандартной схемы потенциостатирования, в которую входят задатчик 1 постоянного напряжения, потенциостат 2, электрод 3 сравнения и вспомогательный электрод 4 в электрохимической ячейке. При этом необходимо обеспечивать развязку схемы потенциостатирования от цепей переменного тока. Воздействующий высокочастотный амплитудно-модулированный (ВЧ АМ) сигнал тока формируют с помощью генератора высокочастотного напряжения (ГВЧ) 5 и генератора 6 низкочастотного напряжения (ГНЧ). Токозадающим элементом является балластная емкость Cδ 7. Величину Cδ выбирают из условия Cδ< < C, где С емкость барьера Шоттки, обычно Cδ 50-150 пФ. Амплитуду переменного тока регулируют установкой напряжения на выходе ГВЧ. Задаваемый воздействующий токовый сигнал подают на исследуемый полупроводниковый образец с помощью вспомогательного электрода 4. Низкочастотный демодулированный сигнал отклика, пропорциональный измеряемой концентрации, регистрируют селективным низкочастотным микровольтметром 8. На входе микровольтметра стоит RC-цепочка 10, играющая роль фильтра низкой частоты для предотвращения паразитной демодуляции воздействующего сигнала на нелинейном входе микровольтметра. Для регистрации глубины Х, на которой определяется искомое значение концентрации N, измеряют емкость барьера Шоттки. Напряжение обратного смещения и, следовательно, глубину Х, на которой измеряется концентрация, автоматически изменяют в заданном диапазоне с помощью задатчика постоянного напряжения, а кривую профиля концентрации N(Х) регистрируют с помощью самописца 10, предварительно проградуировав координаты в соответствующих единицах концентрации легирующей примеси.

Исследуемые полупроводниковые электроды из монокристаллических пластинок SrТiO3 получают восстановлением в токе водорода при 900оС. Перед измерением поверхность электродов травят в концентрированной серной кислоте при 180-185оС. Все измерения проводят при комнатной температуре. Электрод помещают в ячейку, заполненную раствором едкого кали (КОН), в атмосфере инертного газа. На ячейку с полупроводниковым электродом и вспомогательным платиновым электродом накладывают гармонический переменный сигнал тока с амплитудой 3 мА, несущей частотой ω= 0,2 МГц и частотой модуляции Ω 2 кГц и измеряют отклик напряжения UΩ на частоте 2 кГц. На фиг.2 величина UΩ отложена по оси ординат как функция постоянного смещения U. Постоянство UΩ указывает на то, что N не зависит от Х. Концентрацию примеси в образце рассчитывают по формуле
N (1) где B постоянная;
B (Io2/(2ε S2e ω2));
ω несущая частота;
ε диэлектрическая постоянная исследуемого образца;
e заряд электрона;
S площадь контакта;
Io амплитуда воздействующего тока.

При ε 332 и S 0,3 см2 величина N2,7 ˙ 1016 см-3.

Другой образец полупроводника отжигают в водороде таким образом, что создают неравномерное распределение легирующей примеси (кислородных вакансий). Подготовка поверхности образца и процедура измерений аналогичны вышеуказанным. При различных значениях постоянного смещения U измеряют UΩ и емкость С барьера Шоттки. По формуле (1) вычисляют концентрацию для каждого заданного значения U, а по формуле
X для тех же значений U вычисляют величину Х. Зависимость N(Х) изображена на фиг.3 в виде сплошной кривой. Для подтверждения достоверности и демонстрации преимуществ данного способа на фиг.3 приведен профиль (кружочки), полученный с помощью самого распространенного из аналогов вольтфарадного способа. Видно, что случайная погрешность измерений в аналоге достигает заметной величины (10% ), тогда как в предлагаемом способе она составляет менее 1%

Похожие патенты SU1499634A1

название год авторы номер документа
Способ определения профиля распределения концентрации основных носителей заряда по глубине в полупроводниковых гетероструктурах 2023
  • Яковлев Георгий Евгеньевич
  • Зубков Василий Иванович
  • Соломникова Анна Васильевна
RU2802862C1
Способ определения профиля концентрации легирующей примеси в кремниевых эпитаксиальных структурах 1990
  • Абрамов Александр Ашурович
  • Гурова Галина Анатольевна
  • Макеев Михаил Александрович
SU1728900A1
Способ определения профиля концентрациипРиМЕСи B пОлупРОВОдНиКАХ 1977
  • Нахмансон Р.С.
SU689423A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛЕГИРУЮЩЕЙ ПРИМЕСИ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ 2009
  • Грохотков Иван Николаевич
  • Яфясов Адиль Маликович
  • Филатова Елена Олеговна
  • Божевольнов Владислав Борисович
RU2393584C1
Способ определения профиля подвижности носителей заряда в полупроводниковых слоях 1989
  • Бумай Юрий Александрович
  • Вилькоцкий Вольдемар Антонович
  • Доманевский Дмитрий Сергеевич
  • Нечаев Геннадий Владимирович
  • Шлопак Николай Владимирович
SU1775753A1
Способ измерения концентрации примеси в полупроводниках 1975
  • Головко Артур Георгиевич
SU566277A1
Способ определения концентрации свободных носителей заряда в вырожденных полупроводниках 1980
  • Миньков Григорий Максович
  • Кружаев Владимир Венедиктович
  • Рут Ольга Эдуардовна
  • Зверев Леонид Петрович
SU1000945A1
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С СИММЕТРИЧНОЙ ВОЛЬТАМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ СВЧ-ТГЦ ДИАПАЗОНОВ 2011
  • Шашкин Владимир Иванович
  • Востоков Николай Владимирович
RU2477903C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР 1996
  • Иоффе В.М.
  • Максутов А.И.
RU2139599C1
Устройство для измерения профиля легирующей примеси в полупроводниковых структурах 1982
  • Сергеев А.С.
SU1061591A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 499 634 A1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛЕГИРУЮЩЕЙ ПРИМЕСИ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Изобретение относится к неразрушающим методам исследования физико химических свойств материалов, в частности полупроводников. Цель изобретения повышение точности и разрешающей способности измерения профиля, обеспечение возможности исследования высокоомных полупроводников и упрощение способа. Согласно изобретению на контакт полупроводника с металлом или электролитом налагают амплитудно модулированный высокочастотный гармонический сигнал тока, постоянное напряжение смещения и измеряют амплитуду демодулированного низкочастотного сигнала напряжения, которая обратно пропорциональна величине концентрации в образце. Благодаря большой разнесенности низкочастотного и высокочастотного сигналов задача выделения слабого низкочастотного сигнала нелинейного отклика, несущего информацию о концентрации, значительно облегчается. 3 ил.

Формула изобретения SU 1 499 634 A1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛЕГИРУЮЩЕЙ ПРИМЕСИ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, включающий формирование контакта к полупроводнику, воздействие на структуру возбуждающим высокочастотным электрическим сигналом и постоянным напряжением смещения и измерение возникающего сигнала отклика, по параметрам которого судят о профиле концентрации примеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности измерения профиля, обеспечения возможности исследования высокоомных полупроводников и упрощения, в качестве возбуждающего сигнала используют амплитудно-модулированный высокочастотный гармонический сигнал тока через образец и измеряют амплитуду сигнала отклика в виде демодулированного напряжения на образце.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года SU1499634A1

Авторское свидетельство СССР N 1056817, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

SU 1 499 634 A1

Авторы

Абатуров М.А.

Елкин В.В.

Кротова М.Д.

Мишук В.Я.

Плесков Ю.В.

Сахарова А.Я.

Даты

1995-07-20Публикация

1987-06-01Подача