Способ измерения параметровглубОКиХ цЕНТРОВ B пОлупРОВОдНиКАХ Советский патент 1981 года по МПК G01R31/26 H01L21/66 

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к способам измерения параметров элек трически активных примесей в полупроводниках. Известен способ измерения парамет ров глубоких центров в полупроводниках, в частности коэффициентов эмиссии носителей, включающий подачу на образец постоянного напряжения, освещение его импульсами света прямоугольной формы и измерение релаксации емкости 1 . Однако этот способ является техни чески сложным. Известен также способ измерения параметров (коэффициентов эмиссии но сителей и концентрации) глубоких цен ров в полупроводниках, согласно кото рому на р-п переход или барьер Шоттк подают прямоугольные импульсы напряжения и измеряют зависимость емкости от времени релаксации 2. Однако данный способ также технол гически сложен. Цель изобретения - упрощение изме рений . Указанная цель достигается тем, что на образец подают импульсное на.пряжение переменной амплитуды и изме ряют время релаксации комплексного сопротивления образца до заданного значения, а о параметрах глубоких центров судят по зависимости времени релаксации от амплитуды импульсов напряжения. Момент достижения комплексным сопротивлением заданного значения LOQопределяют любым известным способом, например по достижении заданного значения фазы комплексного сопротивления, модуля комплексного сопротивления и т.д. Коэффициент эмиссии и концентрации глубоких центров определяются из зависимостей U(t). после решения уравнения Пуассона для каждого конкретного случая. Для асимметричного р-п перехода или барьера Шоттки, содержащего глубокие центры одного сорта, коэффициенты эмиссии носителей с которых не зависят от напряженности электрического поля, имеем К-и)-е,А-|, (1) где UOB напряжение смещения, при котором до изменения зарядового состояния глубоких центров комплексное сопротивление образца равно L оо,Т - обратное значение коэффициен та эмиссии носителей с глубо ких центров. ЗO.. - t )dx, t2) -Ьрто где - диэлектрическая проницаемост полупроводника; 1радИ L границы области объемно го заряда при напряжени смещения Upoj . poo и PC - плотность o6beNfHoro за ряда до и после измене ния зарядового состояния глубоких центров. Для нескольких значений напряжения смещения U измеряют время t и по соотношениям (1) и (2) определяют ис комые величины. На чертеже представлена блок-схема измерительной установки. Блок-схема содержит источник 1 ст пенчатого напряжения, измеритель 2 времени, индикатор 3 балан(а моста, мост 4 полных проводимостей, раз делительный конденсатор (емкость) 5, исследуемый образец б, индуктивность 7развязки. Измерение зарядового состояния глубоких центров в области объемного заряда осуществляют частичным уменьшением напряжения смещения на р-п переходе образца 6 от значения Uoo до и при помощи источника 1 ступенчатого напряжения. Контроль комплексного сопротивления осуществляют с помощью моста 4 полных проводимост и индикатора 3 баланса моста. В плечо сравнения моста 4 включают параллельную RС-цепочку, комплексное сопр тивление которой принимают за LO,,. Контроль баланса моста осуществляют по фазе комплексного сопротивления. . Время достижения баланса моста в ходе релаксации комплексного сопротивл ния измеряют измерителем 2 времени. Индуктивность 7 и емкость Ь служат элементами развязки цепей постоянного и переменного тока. Измерения проводят в следующей последовательности. На р-п переход (или барьер Шоттки подают смещение Uoo и устанавливают температуру, при которой наблюдают релаксацию заряда на глубоких центра Балансируют мост. Уменьшают напряжение смещения до Uyy, и восстанавливают напряжение смещения U, меньшее Uoo 8момент восстановления напряжения запускают измеритель времени. При достижении баланса моста измеритель времени останавливают при помснци сиг нала, вырабатываемого индикатором 3 баланса моста. Получают соответствую значения t и U. Снова уменьшают напряжение смещения до и восстанавливают другое значение напряжения. Таким образом, получают новую пару значений t и U и т.д. Коэффициент эмиссии носителей и концентрацию глубоких центров определяют из соотношений (1) и (2), а энергию активации глубоких центров определяют из температурной зависимости коэффициента эмиссии. Реализация изобретения позволяет существенно упростить измерение параметров глубоких центров, поскольку нет необходимости измерять комплексное сопротивление (или емкость) р-п перехода. При данном способе измеряются напряжение смещения, при котором происходит -релаксация параметров р-п перехода, и время, в течение которого комплексное сопротивление образца достигает заданного значения. При этом повышается точность измерений вследствие того, что напряжение и время - одни из наиболее точно измеряемых величин. Использование цифровых приборов кроме обеспечения высокой точности облегчает автоматизацию измерений с обработкой результатов на ЭВМ. Высокая точность измерений коэффициента эмиссии носителей позволяет исследовать зависимости этого коэффициента от электрического и магнитного полей, давления и т.д., а также идентифицировать близко расположенные энергетические уровни. Формула изобретения Способ измерения параметров глубо-, ких центров в полупроводниках путем подачи на образец прямоугольных импульсов напряжения и измерения релаксации одного из параметров образца, отличающийся тем, что, с целью упрощения, на образец подают импульсное напряжение переменной амплитуды и измеряют время релаксации комплексного сопротивления образца до заданного значения, а о параметрах глубоких центров судят по зависимости времени релаксации от амплитуды импульсов напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Sahetal G.T- Thermal and optical emission and capture rates and eross sections... Solid-State Electronics, 1970, V. 13, № G p. 759788. 2. Патент США № 3859595, кл. 324158, опублик. 1973.