Способ определения концентрации примеси и подвижности носителей в полупроводниках Советский патент 1983 года по МПК H01L21/66 

ГО

4ib

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСИ И ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ В ПОЛУПРОВбДНИКАХ, основанный на измерении элек- тропровоцности, напряжения Холла и on реаелении концентрации примеси и подвижности носителей расчетным путем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, образец перед измерениями охлаждают до температуры где К - постоянная Больцмана; заряд электрона; Чд- высота равновесного пограничного барьера в исследуемом образце; энергия активации примеси; и возбуждают в образце неосновнью носителя. 2.Способ по п. 1, о т л. и ч а ю - щ И и с я тем, что неосновные носители возбуждают электромагнитным изi лучением. 3.Способ по п., 1, о т л и ч а ю (Л Ш и и с я тем, что неосновные носители возбуждают кортускулярным излучением. 4.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что неосновные носители возбуждают электрическим полем. ч1 со

J8rrr B

йдекопсрш Изобретение относится к полупроводниковой т гхнике и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых материалов, ппенок, слоев и структур. Известен способ определения кон- дентрации легирующей примеси и подвиж сти носит«глей заряда, основанныйна из мерении проводимости, напряжения Холл и опрецелонии концентрации примеси и подвижности носителей расчетным пу- . тем Cl . Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная погрешностями, вызванными электрическим неошюродностями в образце. Известен способ для определения концентрации примеси и подвижности но сителей в полупроводниках, основанный ла измерении электропроводности, напряжения Холла и определении кондент рации примеси и подвижности носителей расчетным путем С 3 Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная большой погрешностью при измерении параметров тонких слоев полупроводника с развитым поверхностями или межгранульными барьерами. Целью, изобретения является повышение точности. Цель достигается тем, что по способу, основгщному на изменении электропроводности, напряжения Холла и опреде лении концентрации примеси и подвижности носителей расчетным путем, образец охлаждают до температуры ,, . где К. - постоянная Больцмана; q, электрона; f - высота равновесного погранично го барьера в исследуемом обр 1зце| энергия активации примеси, возбу-ждают в образце неосновные носители тока. Неосновные носители возбуждают электромагнитным излучением. Неосно1зные носители возбуждают кор пускулярным излучением. Неосно зные носители возбуждают электричасжим полем. На чертеже представлена зонная диа рймма исследуемого полупроводника, где 1 - дно зоны проводимости и пото лок валентной зоны в равновесии, 2 то же в состоянии неравновесного спрямления энергетических зон, уровень Ферми -Epi равновесные и неравновесные значения высоты барьеров и толщины обедненных слоев соответственно - Ч , , L, , Ц„, поверхностные состояния г- ПС, полупроводник - I, диэлектрики 2, (Т(. Пример. Исследуют пленку Si h-типа, толщиной мкм на сапфире с четырьмя точечными омическими контактами, расположенными на периферии. J Образец охлаждают до температурь 77. Лри этом выполняется условие kT«c{,%, ,007 эВ, ,1-О,5-эВ. 4-20 .Образец освещают белым Т 300 советомот лампы накаливания 10О Вт в течение 1 с. Измерения проводимости и и напряжения Холла V проводят через 1 мин после выключения света. Вычисления концентрации примеси и подвиж- . ности носителей производят по формулам а /АВСР &СРД ДбСР ) где /U. - подвижность носителей; N - концентрация примеси; CD - сопротивления, измеренBCDA J ные по методу Ван-аер Пауэ; - напряжения, измеренные между контактами СЬ RV и DA соответственно; --Ь-- |- функция, опрецеляемая ACDA/ геометрией образца. После вычисления по этим формулам получена концентрация легирукяавй примеси N 2-10 5 м 3 . Оценки погрешности показьшают, что она составляет 6%, Таким образом, измерения по преола гаемому способу проведены со эначительно меньшей погрешностью, чем по известному. Предлагаемый способ измерения napEtметров полупровоониясвых слоев может быть использован при производстве слоев попупроводнвковых матерншлов с развитыми повероснсютными и межгранульными барьерами, в частности при производстве тонких эпитаксиальных слоев крем

3791124д

ния на сапфире и кремния на кремнии, сло-| сить процент выхода годной продукции, ев поликристаллического кремния. Повыше- изготовляемой на основе этих материалов, ние точности измерения позволяет повы- и улучшить ее качество.