Способ определения электрофизических свойств полупроводников

Союз Советскии Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 31.03,78 2Гасударственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Тбилисский ордена Трудового Красного Знамени государственныйуниверситет(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВИзобретение относится к области исследованиясвойств полупроводниковых материалов и можетнайти применение в микроэлектронике и полупро.водниковой промышленности,Известен способ 1) определения температурыистощения примеси в полупроводнике, заключающийся в снятии экспериментальной зависимости концентрации носителей заряда в полупроводникеот температуры (например, с помощью эффектаХолла), построения графика зависимости логарифмаконцентрации носителей от обратной величины тем. пературы, и затем по точке перегиба лийейного участ-ка графика в низкотемпературной области определя.ется температура истощения примеси.Известный способ требует изготовления специальных объемных образцов и не обеспечивает достаточно высокую точность определения параметра, Егоприменимость ограничена малыми концентрациямипримесей.Известен способ 21 исследования физических свойств полупроводника, заключающийся в пропус.кании электрического тока через барьер Шоттки и регистрации зависимости напряжения шумов, возникающих на полупроводнике от его температуры. Спомощью данного способа можно определить различные свойства и константы полупроводника, од.нако температуру истощения примесей им определить невозможно. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа,Поставленная цель достигается тем, что определяют температуру истощения примеси в полупроводнике по точке перегиба нисходящей ветви полученной зависимости,В основу способа положены результаты темпе. ратурных исследований низкочастотных флуктуаций напряжения (фликкер-шумов) в барьерах Шоттки, которые показали, что при температурах ниже температуры истощения примеси шумы 8(Ф,Ф) глав. ным образом, обусловлены генерационно-рекомби. национными процессами с участием примесных уровней, и их величина связана со скоростью забросов электронов с примесных уровней в зону проводи. мости (для донорного полупроводника). Эта ско. рость забросов В(Т) определяется распределением электронов по энергиям, концентрацией неионизи. рованных примесей 1 ч 1 - и, (где и - концентра.600482 4Определение температуры истощения примесив полупроводнике производится следующим обра.зом,Путем металлизации участка поверхности ис следуемого полупроводника изготовляют барьерШоттки, который подключают к клеммам 6 и по.мещают в криостат 3, Через барьер пропускают от источника 4 постоянного, тока через нагрузочный резистор 5 прямой постоянный ток, величина кото, рого примерно в два раза превышает ток насьпщения. Изменяя температуру в криостате 3 регистрируют температуру, и измеряемую при помощи термопары 2 и милливольтметра 1, и уровень флук.туаций напряжения по индикатору 7. Затем строят 15 график зависимости логарифма величины, флуктуаций от обратной величины температуры и по графику находят точку перегиба падающего с повышением температуры линейного участка графика.Температура, соответствующая этой точке, и будет 20 искомой температурой истощения примеси. Зависимость (1) показывает, что шумы последостижения максимума с повышением температурырезко падают к нулю, причем касательная к кривой8(Т) в точке Т=Т будет вертикальной. В действи 6тельности из.за наличия тепловых шумов и шумовдругой природы при Т= Т шумы будут иметь не.которую конечную величину, а резкий спад шумовв точке Т,1 перейдет в почти горизонтальный участок80шумовой характеристики,На чертеже показана блок. схема устройства,для реализации предлагаемого способа определениятемпературы истощения примеси.35Устройство содержит милливольтметр 1 сошкалой, проградуированной в К, термопару 2,криостат 3, источник 4 постоянного тока, нагрузоч.ный резистор 5, клеммы 6 для подключения исследуемого барьера Шоттки, индикатор 7 уровни флук. 4 Отуаций напряжения,ЦНИИПИ Заказ 1895/6Тираж 1112 Подписное филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул, Проектная,ция ионизированных примесей), плотностью .остояний в зоне проводимости М.В(Т) =р (Й 1 - п)ч Йехр ( - Ь Е, К Т), (1)где Д - коэффициент генерации.При этом величина шумов определяется произведением некоторой монотонно растущей с тежсературой функции 0(Т) и скорости генерации носителей Я(Т), причем зависимость 0(Т) от температуры значительно слабее зависимости для й(Т).Ь(,т):Ц(т) Т 1(,т). (2.)Из выражения (2) с учетом (1) следует что при стремлении температуры образца к нулю гене. рационно.рекомбинационные шумы 8(1,Т) также стемятся к нулю за счет экспоненты ех (-ЬЕ 1 К Т) в выражении (1), Эти шумы будут равны нулю и при температуре истощения примеси Т, когда о=М 1. Это позволяет последнее свойство шумов в барьерах Шоттки использовать для определения температуры истощения примеси. Формула изобретения Способ определения электрофизическихсвойств полупроводников, заключающийся в про.пускании электрического тока через барьер Шотткин регистрации зависимости напряжения шумов, возникающих на полупроводнике от его температуры,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширеж 1 я функциональных возможностей способа, опреДеляют температуру истощения примеси в полупроводнике по точке перегиба нисходящей ветви полученной зависимости,Источники информации, принятые во внима.ние при эксп,"ртизе:1. Фистуль В. И. Введение в физику полупроводников", М "Высшая школа", 1975, с. 73.2. Стриха В. И, и др, фПолупроводниковыеприборы с барьером Шоттки, "Советское радио",М 1974, с, 47-48, 77-78,