Способ определения времени жизниНЕОСНОВНыХ НОСиТЕлЕй зАРядА B Об'ЕМЕпОлупРОВОдНиКА Советский патент 1981 года по МПК H01L21/66 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ

НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ОБЪЕМЕ

ПОЛУПРОВОДЕШКА

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля полупровод никовых приборов с зарядовой связью Известен способ определения времени жизни неосновных носителей заряда в объеме полупроводника, основанный на изготовлении МДП-структУ ры, подаче на нее обедняющего импуль са напряжения, изменении зависимости величины потока объемной термогенерации от глубины обеднения, по углу наклона которой определяют время жиз ни неосновных носителей заряда 1J. Недостатком этого способа является его разрушакндий характер,связанный с необходимостью изготовления НЦП-структуры. Кроме того,такой способ непригоде для контроля приборов с переносой зарэвда. Известен также способ определения времени жизни неосновных носителей заряда в объеме полупроводника, основанный на локальной инжекции неосновных носителей в объем полупро водника, измерении распределения их концентрации по расстоянию от места инжекции, определений диффузионной длины и вычислении времени жизни по известным зависимостям L21.. Данный способ непригоден для контроля приборов с зарядовой связью. Кроме того, разрушающий характер способа обусловлен необходимостью изготовления коллекторного контакта. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа и обеспечение неразрушающего контроля приборов с зарядовой связью. Поставленная цель достигается тем, что на входной р-п-переход прибора с зарядовой связью подают напряжение прямого смещения, на одну из фазовых шин подают обедняющее напряжение, на все другие электроды подают напряжение равное напряжению плоских SOH и измеряют величину зарядов, накапливаемых на электродах шины, на которую подано обеднякадее напряжение, в режиме считывания. На фиг.1 приведена схема измерения; на фиг.2 - эпюры напряжений режима измерения; на фиг.З - зависимости тока в ОПЗ в зависимости от расстояния до входного р-п-перехода. Схема измерения (фиг.1) содержит входной р-п-переход 1, входные затворы 2 и 3, фазные электроды 4-6, ОПЗ 7,подложку 8, диэлектрик 9, ток 3(5 входного р-п-перехода 1 в под- . ложку 8, диффузионные токи 3 а, избыточных неосновных носителей в 0113.: На эпюрах напряжений режима измерения (фиг.2) Uei-i:- напряжения входных затворах 2 и 3, Ф-,, Ф/j, Ф напряжения на фазных электродах 4-6 Ugy - напряжение на р-п-переходе 1 j Un - напряжения плоских зон; обедняющее напряжение. На фиг.3 приведены зависимости То ка в ОПЗ в зависимости от расстояния до входного р-п-перехрда, где 10-12 - расчет, точки - эксперимент Способ измерения времени жизни осуществляется следующим образом. Через входной р-п-переход 1 в подложку 8, смещенный в прямом направлении напряжением Ugjf С2-31кг/ X, где к, т, g - постоянная Больцмана, температура, абсолютный заряд инжектируют неосновные носите ли заряда. При этом в подложке устанавливается распределение избыточ ной, концентрации неосновных носителей Р (х, у, z) . Неосновные носители из объема полупроводника диффундируют в ОПЗ 7 под фазными электродами 4, на которое подано обедняющее напряжение, и составляют токи , значения которых определяются как производная от величины накопленного заряда Qp по времени t И пропорциональны grad Р (X, у, z на границы соответствующего ОПЗ. Для устранения влияния особенностей на границе раздела полупроводниковая подложка 8 - диэлектрик 9 на значение Р (х, у, г) в объеме на остальные фазные электроды 5 и 6 и входные затворы 2 и 3 подает; ся напряжение плоских зон Up. После накопления величины заряда Q р за время t , необходимой для определенного соотношения сигнал/шу регистр переводится в режим считывания заряда на выход, при этом на фазные электроды подаются напряжени На основе измеренных значений то в 1-тые ОПЗ строится эксперименталь ная зависимость, величины тока от,ра стояния до входного р-п-перехода. Д лее производится за счет зависимостей тока в ОПЗ от расстояния До вхо ного р-п-перехода при параметрическом изменении диффузионной длины Ьр Полученная экспериментальная кривая совмещается с одной из теоретически до полного совпадения., IhKim образо определяется диффузионная длина Lp, а время жизни-при помощи соотношен Т L р / D где D - коэффициент диффузии. Приме р. -Предлагаемый способ осуществляют при помощи ПЗС регистра сдвига на 64 биты, выполненного на кремнии КЭФ - 7,5 с ориентацией (100) . Зазоры меясду электродами составляют 1,5 см, ширина электродов 13 ,5 1 (. Величина входного . тока 2 о составляет 1СГ%. Измерения проводятся при ксялнатной температуре.. На фиг.З: приведены расчетные значения и результаты эксперийента зависимости тока в ОПЗ от расстояния до входного р-п-перехода. Параметром является диффузионная длина: 10-l4 2 tl-Lp 2, 12-Lp 3,, точки соответствуют результатам эксперимента.. Диффузионная длина в данном случае соответствует вед1ичине-2,5-10 см, а время жизни fr соответственно (. Приведенные результаты/хорошо коррелируют е другим проведенным независимш способом измерением 3 , 10 с Предлагаемый способ позволяет без применения дополнительной аппаратуры определить время жизни неосновных носителей в подложке ст|)уктуры. При этом контроль производится без разрушения об разца чтр при применении известных способов не всегда возможно.Формула изобретения Способ определения времени жизни .. неосновных носителей заряда в объёме полупроводника, основанный на локальной иижекции неосновных носителей в объем полупроводника, измерении распределения их койцентрации по расстоянию от места инжекцйи, определении диффузионной длины и ВЕ гаислении времени жизни по известным зависимостям, о т ли ч а ю ад и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа и обеспечения неразрушаю- , щего контроля приборов с зарядовой связью, на входной р-п-переход Прибора с зарядовой связью подают напряжение прямого смгценйя, на одну из фазов193х шин и подают обедняюздее напряжение, на все другие-электроды подают напряжение,равное напряжению плоских зон и измеряют величину зарядов, накаплигае е:1Х на электродах шины, на которую подано об едняк ае напряжение, в режиме считывания. Источники информации, . принятые во внимание при SKcnefpTHse 1.Serbst М. Relaxationseffekte an Habblestes Isolator FremztlMchen Zeitsehirift fttr angemente Physik , в 22, 1966, M 1,6 30-33. 2.Valdes L.isTMeasurement of Minorety Carrier Lifetiroe in Germanivun. Proc.. of. the SRE, 1952, v. 40, 11, p.1420-1423.

«k «Ц «te 0

AJiJ

. .. 7, .7, .

, .f/ff /// / yy//y/7y///7 X////////////////////jf/////j /j f

Mt,

tf 777У7/777/// 7/77.7777 ////А

(fftfjjj

Ф,

,f€ffffffrf r

j 2a

-0

;y

3d

И

и

/

ч 1-1

ts

ь

rSи

4 а

W