Способ определения параметров примесей в полупроводниках

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУ БЛИН 19425 АИ СКОМУ СВИ ЕЛЬС КА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт радиотехники и электроники АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1241946, кл, Н 01 Ь 2)/66, 1984.Авторское свидетельство СССР В 707455, кл. Н 01 Ь 21/66, 978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИМЕСЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ (57) Изобретение относится к полупро" водниКовой технике и иоает быть использовано для определения концентрации основной, компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии иониэацин сопутствующей примеси в полупроводниках. Способ позволяет расширить возмовяости способа на определение концентраций компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии иониэации соответствующей примеси. Иссле" дуеиый и эталонный образцы располага- ют в скрещенных электрическом и магнитном полях и определяют отношения значений ЭДС Холла к силы тока, брэме" ряеиых в образцах в следующих условиях: в области температур выморакивания примеси при освещении образцов излучением из диапазона примеского поглощения, в темноте не менее, чем при двух значениях температуры из этой ке области, в области темпера, тур истощения примеси, Искоиые величины рассчитывают по отношениям значений ЭДС Холла и силы тока в образцах, По сравнению с базовым объектом, основанным на измерениях температурной зависимости коэффициента .Холла в исследуемом образце, предлоаенный способ позволяет повЪсить точность определения параметров примесей. При относительной погрешности . измерений ф 1 Х в матекалах со степе-,нью компенсации 10 выигрыш в точности составляет 3 порядка.Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения концентрации основной омпенсирующей и сопут 5 ствуюшей примесей и энергии ионизации сопутствующей примеси в полупроводниках.Цель изобретения - расширение возможностей способа на определение кон центрации основной, компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии иониэации сопутствующей примеси.П р и м е р. Измерения выполнены на исследуемых образцах слабокомпенсированного кремния, легированного бором 81:В толщиной 60,2 см. В качестве эталона используют образец с концентрацией основной примеси 0,ь -32,1 10 см , с концентрацией комь пенсируюшей примеси 0=3,8 10 си и с концентрацией сопутств 1 пощей примеси И, много меньшей 0(0 О), со "тепенью компенсации основной примеси К . Исследуемый и эталонный 25 образцы закрепляют в вакуумном гелиевом криостате, охлаждают до произвольной температуры иэ области выморажив сия основной примеси Т:15 К и "свеша.т ИК-излучением, отвечающим 30 условию иониэации основной примеси - бора. В качестве источника излучения используют внутреннюю поверхность вакуумной камеры криостата, температура которой близка к комнатной35 (энергия фотонов 100 ИэВ, энергия иониэации основной примеси Е44,32 мэВ). В продольном электричес- ком поле 1 В/см и поперечном магнитном полл с магнитной индукцией В 400,2 Тл измерены значения Чй/11,25 1 О Ом см и Ч й/1 2,9110 Омсм, где Чн - ЭДС Холла; 1 - сила тока; Й - толщина образца, волнистой чер" той эдесь,и далее отмечены величины, относящиеся к эталонному образцу.Далее образцы экранируют от излучения и при первом значении температуры из области вымораживания основной примеси Т, =20 К измеряют величины Чс 1/1.1,52 10 Ом см и ЧЙ/1=с7.6710 Омсм. Устанавливают новое значение температуры иэ области вымораживания основной примеси Т=22,73 К и измеряют Ч Й/1706 Ом см и ЧЙ/1к 155 щ 2,96 1 ООм,см. Образцы нагревают до комнагной температуры, отвечающей условиюс:пшениц примеси, и измеряю ."д/1 1,5О" Ом см и Чс /1. 5,06 10 Ом см, Измеренные значенияЭДС Холла и силы тока подставляют ввыражения для расчета степени компенсации основной "примеси исследуемогообразца К по отношениям измеренныхзначений ЭДС Холла и силы тока приосвещении образцов,йК 1+(К -1) - " - ди устанавливают, что К1В этомслучае расчет значений энергии ионизации Е, сопутствующей примеси, иОстепень компенсации К- сопутст 0вующей примеси осуществляют решениемсистемы трансцендентных уравнений,получаемой подстановкой в выражение1 ЧЙК 1 ЧЙК( " -1)( " )ехр(-")значений ЭДС Холла и силы тока, измеренных без подсветки при двух значениях температуры из области вымораживания основной примеси, где М " по"стоянная Больцмана.Величину концентрации основной припримеси Ы, определяют иэ выражения:1 ЧЙ 14 отЧ 0,подставляя в него значения ЭДС Холлаи силы тока, измеренные при температуре, выбранной из области Истощенияпримеси. По величине 0 и по рассчитанным К и К, вычисляют 0 и О+.Определенные таким образом эначе"ния искомых величин составили0, 7,310 см ; 0610 см0 3,6 О см и Е,30 мэВ.Изобретение позволяет раздельноопределять концентрации основной,компенсирующей и сопутствующей примесей, энергию нониэации сопутствую"шей примеси в полупроводниках и можетбыть эффективно использовано дляэкспрессного определения названныхпараметров йримесей а том числе вусловиях промышленного производстваполупроводниковых материалов,Формула изобретенияСпособ определения параметров примесей в полупроводниках, заключающийся в том, что исследуемый и эталонный образцы помешают в скуеценные электрические и магнитное поля и и 1.Редактор Т, Куркова Техред М.Ходаннч Корректор РВ. Гирняк,Тираж 375Заказ 2569 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул. Проектная, 4 3 4 меряют ЭДС Холла и силу тока в этих образцах при их освещении излучением, соответствующим условию нонизации основной примеси, при температуре образцов,выбранной иэ области вымора. аивания основной примеси, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, ,что, с цельюрасвирения воэможностей способа наопределение концентраций компенсирующей и сопутствующей примесей и энергии иониэации сопутствующей примеси, , дополнительно измеряют ЭДС Холла исилу тока в исследуемом и эталонном образцах в отсутствии излучения по 194254крайней мере при двух различных значениях температуры, выбранных иэ области выморавивания основной примеси, 5нагревают образцы до температуры изобласти истощения основной примеси,при которой повторяют измерения вотсутствии излучения, и рассчитываютконцентрацию основной, компенсирую щей и сопутствующей примесей и энергию ионизации сопутствующей примесипо отношениям значений ЭДС Холла исилы тока, измеренных в исследуемоми эталонном образцах при указанных 1 ч температурах.