Способ определения коэффициента диффузии примеси Советский патент 1979 года по МПК H01L21/66 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ПРИМЕСИ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ 3 -6 пяется способ определения коэффициента диффузии примеси, включающий диффузию примеси в исследуемый образец путем нескольких ослецовательных этапов в течение различных интервалов времени при определенной TeNineparype, до насыщения и вычисление коэффициента диффузии 2. Способ включает: измерение электропроводности кристалла 2 и подвижности UQ носителей тока при комнатной температуре; диффузию примеси в кристалл определенное время i при температуре Т; вторичное измерение электропроводности S г и подвижности U(-t при комнатной температуре; диффузию до насьЕцения, т.е. до того момента времени, когда электропроводность кристалла измеренная при комнатной температуре, станет постоянной, определение по графику S( -fc ) величины электропроводности насьпцения 51 «з (соответственно при этом значение продвижности Uoo ; вычисление коэффициента диффузии из урав. нения:

ЬU4.

2,26

Ж

Sco S Uoo %

где d - толщина кристалла.

Известный способ не позволяет определить коэффициент диффузии примеси в тонких пленках в связи с наличием, токовых и потенциальных зондов и ограничен применением веществ, которые могут насьпцать г.пластинку в приемлемое время. Он применим лишь к электрически активным диффундирующим примесям.

Цепью изобретения является расширение диапазона исследуемых примесей.

Поставленная цепь достигается Teivf, что .производят регистрацию насыщения свечения путем измерения яркости свечения шоминесцентно-активной примеси в зависимости от времени при комнатной температуре после каждого последовательного этапа диффузии до прекращения изменения яркости и по моменту насыщения яркости определяют параметры диффузии.

При этом диффузию активирующей примеси в образец осуществляют различным образом. При активации сублимированных томинесцирующих пленок может иметь место диффузия активирующей примеси из прослойки конечного объема в бесконечli+ktL

Z -2 .

e ,u-

.1 Г 2ЪТ7 2-a

.1

лбТ1

о

- интеграл ошибок Гаусса(табулируема я функция);,

CQ- концентрация примеси в примесном слое к моменту начала диффузии;

tjj время диффузии, необходимое для выравнивания концентрации примеси П9 толщине образца, причем t . если учесть что расчет коэффициента диффузии ведется по формуле

2-™Ь--

4tCio

После каждого этапа ди(})фузии проводя измерение яркости (В) свечения люминофора при одних к тех же условиях, т. е. температура, параметры возбуждения люминофора остаются постоянными.

Таким образом, получают наборВ ; 02 В ц,соответствующий различным временам t, ;ti,,. t диффузии примеси в образец при температуре диффузии Тд.

Строят график зависимости яркости свечения люминофора от времени диффузии примеси - В( i ).

При полной и равномерной диффузии примеси в образец яркость свечения 74 ное (при напылении прослойки легирующего вещества между слоями люминофора) или попубесконечное (при напылении прослойки легирующего вещества сверху слоя люминофора) твердое тело. Точность высказанного допущения определяют степенью выполнения неравенства: е« где - тошдина прослойки активирующей примеси; L толщина слоя люминофора, а также степенью временного приближения к равномерному распределению примеси вдоль тогацины люминесцентной пленки с вводимой концентрацией (в объемных%): Г - оое оое t b-t-e ь Коэффициент диффузии ( D ) (при диффузии из прослойки конечного объема в бесконечное твердое тело определяют в общем случае из формулы :. ег

гаоминофора в зависимости от времени диффузии выходит на насьпцение. Тогда то минимальное время, необходимое для насыщения яркости свечения люминофора и будет искомым временем Ь , так как основной вклад в возникновение люминесценции вносит наличие примеси определенной концентрации.

Таким образом, время VQ диффузии примеси в образец, необходимое дпя

выравнивания концентрации примеси по толщине образца при данной температуре TO определяют по точке насьпяения графика зависимости яркости свечения люминофора от времени диффузии.

При постоянном времени диффузии t-o температура TQ находится в за-висимости В ( i ) по насыщению яркости.

Таким образом, используя явление

насьпцения яркости в зависимости от температуры диффузии, можно определить параметры диффузии TQ , а затем по соответствующей формуле и коэффициент диффузии.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента диффузии примеси, включающий диффузию

примеси в исследуемый образец путем нескольких последовательных этапов в течение различных ингервапов времени при определенной температуре или при различных температурах в течение определенного промехсутка времени до насыщения свечения и вьтиспение коэффицие диффузии, отличающийся тем , что, с целью расщирения предела исспедуемых примесей, производят {Регистрацию насьпцения свечения путем иймерения яркости свечения люминесцентно-активной примеси в зависимости от времени при постоянной температуре или в зависимости от температуры при определенном промежутке времени после каждого последовательного этапа диффузии до прекращения изменения яркости и по моменту насыщения яркости определяют параметры диффузии,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Атомная диффузия в полупроводниках, под ред. Д. Шоу, . М., Мир, 1976, с. 186.

2.Болтакс Б. И. Диффузия в полупроводниках, М., Госиздат, 1961,

с. 2О1.