Способ измерения распределения носителей заряда в полупроводниках

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 710007 Ф4ф(22) Заявлено 1006.75 (21) 2146878/18-25с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 15.0 1.80, Бюллетень МДата опубликования описания 150180(51)М. Кл. 6 01 В 31/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Институт физики полупроводников Сибирского отделения АН СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ2 10 О : --- 2 шсОсв +1(2 юС Изобретение относится к областиконтроля полупроводниковых материалов и используется для измеренияраспределения носителей заряда вполупровоцниках,Известен способ исследования профиля легирования полупроводника,основанный на измерении вольт-зарядных (С-Ч) характеристик контактаметалл-полупроводник 11.Недостатком С-Ч-метода являетсято, что он дает суммарное распределение мелких и глубоких центров вполупроводнике. 15Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ, включающий подачу на контакт металл-проводник напряжения обратного смещения и вы:окочас тотного тока постоянной амплитуды и измерение возникающих на контакте высокочастотных напряжений первой и второй гармоник 2. Амплитуда напряжения первой гармоники пропор циональна глубине области обеднения, а амплитуда напряжения второй гармоники пропорциональна концентрации носителей заряда в полупроводнике на грзниц .спасти обедненияНедостатком этого способа является искажение величины измеряемой концентрации носителей вследствие утечек по паразитным емкосгям и перераспределения напряжения второй гармоники между элементами измерительной схемы и контактом при малой емкости кэнтакта.Целью изобретения является повышение точности и локальности измерений распределения носителей заряда в полупроводнике.Цель достигается тем, что по предлагаемому способу образец закорачивают по частоте второй гармоники и измеряют ток второй гармоники, протекающий через контакт где Ц, - напряжение второй гармоники;С - емкость контакта металлполупроводник;г - сопротивление цепи короткого замыкания (г 1/2 и с).Величину, пропорциональную концентрации носителей, определяют, перемножая амплитуды тока второй гарФормула изобретения Х ЦНИИПИТираж 10 Заказ 875 Подписное Филиал ППП Патег, Ужгород, ул. П ектная,ф дС фф3 . ,71 моники и напряжения первой гармоники где У - напряжение первой гармоники;и - концентрация носителей заряда.Распределение носителей зарядаполучают, меняя толщину области обеднения изменением величины обратногосмещения на контакте.На чертеже представлена принципиальная схема устройства, реализующего предложенный способ.Устройство содержит линейно-управляемый генератор 1 высокой частоты,приемник 2 тока второй гармоники, перемножающий блок 3, логарифмирующийблок 4, усилитель 5 тока первой гармоники и блок б сравнения,На контакт металл-проводник 7подается обратное смещение и токвысокой частоты от генератора 1. Токпервой гармоники усиливается блоком5, детектируется и подается в схемусравнения б, куда поступает такжеопорное напряжение Бо Сигнал ошибки с выход схемы сравнения подаетсяв схему управления выходным напряжением генератора с целью поддержанияпостоянства тока через контакт, Усиленное напряжение, пропорциональноенапряжению первой гармоники на образце, поступает также на вход перемножающего блока 3 и на ось Х самописца. Напряжение второй гармоники, возникающее на контакте вследствие нелинейности.его сопротивления, при"водит к возникновению тока второйгармоники в ниэкоомных входных цепяхблока 2, Выделение слабых токов второй гармоники достигается преобразованием высокой частоты 2 й) в болеенизкую при узкой полосе пропускания. канала и последующим усилением попромежуточной частоте, Сигнал с выхода усилителя поступает на входперемножающего блока 3. С выхода. перемножающего блока, например усилителя высокой частоты с управляемым 000,7коэффициентом усиления, сигнал, пропорциональный 1/п, подается в логарифмирующий блок 4 и затем выводится на ось У самописца,Предложенный способ не чувствителен к паразитным емкостям и перераспределению напряжения второй гармоники между образцом и элементамиизмерительной схемы, когда емкостное сопротивление контакта превышаетимпеданс измерительной схемы, Данныйспособ позволяет повысить локальность измерения распределения носителей по площади полупроводника итем самым повысить надежность и воспроизводимость параметров полупровод 15 никовых приборов,Щ Способ измерения распределенияносителей заряда в полупроводниках,включающий подачу на контакт металлполупроводник постоянного или медлен.но меняющегося обратного смещения ивысокочастотного тока постояннойамплитуды и измерение выделяющегосяна контакте напряжения первой гармоники высокочастотного тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и локальностиизмерений эа счет уменьшения влиянияпаразитных емкостей, образец закорачивают по частоте второй гармоники,измеряют ток второй гармоники, перемножают амплитуды тока второй гармоники и напряжения первой гармоники и,по зависимости результата перемножения от амплитуды напряжения первойгармоники при различных величинахобратного смещения судят о распреде 40 лении носителей заряда.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. АвЬгоку А "А Бппр 1 е с 1 е/с 1щеазцгетеп 1 щеспос 1 апй 1 сз арр 11.са 11 опз" Яо 11 с 1-81 а 1 е Е 1 есгоп 1 сз, 1970,13, с. 347.2, Патент США Р 3518545, кл. 324158, опублик. 1970.