Способ измерения толщины высокоомного слоя в полупроводниковой р -структуре

(19) 1)5 6 01 В 7/О БРЕТЕНИ И ОПИСА 3 н,-1.ь. ." 1 гИ юЯКЯ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ,Либерман раметров пои эпитаксирадио, 1982,БУЦИНЫ ВЫ- РОВОДНИИзоб никовому контролю рой(в част ных и друг Цель логически ния толщи полупровоНа фиг.1 изобра импульсного напряж броса) на диоде пр пульсного напря экспериментальная импульсного напряж для скорости нара 2 10 В/с,Сущность способ дующем. жена енияи под жени завис ения о стан форма прямого (нап ряжения выаче на него имя; на фиг.2 имость прямого т толщины 1-слоя ия напряжения лючается в слеа за ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1) 4675233/282) 06.04.896) 23,07.91.Бюл, М 272) В,А,Егоренков, Л.В,Ф.Лобанов(53) 531. 717, 7 (088,8)156) Батавин В.В. Контроль илупроводниковых материалоальных слоев, - М.: Советскос. 68,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОСОКООМНОГО СЛОЯ .В ПОЛУКОВОЙ Р -- й СТРУКТУРЕ ретение относится к полупроводприборостроению, в частности к параметров диодов с р+и-структуности:, защитных, переключательих диодов)изобретения - расширение технох возможностей эа счет измерены высокоомного слоя в готовом дниковом диоде.(57) Изобретение относится к полупроводниковому приборостроению. Цель изобретения - расширение технологических воэможностей за счет измерения толщины высокоомного (1-слоя) в готовом полупроводниковом диоде. Для этого на диод подаются импульсы напряжения с крутизной 50 фронта, выбранной из диапазона 3,5 10 : 510 В/с, измеряется прямое импульсное напряжение (напряжение выброса) с помощью индикатора, например осциллографа, и определяют толщины 1-слоя по предварительно снятой градуировочной зависимости величины напряжения выброса от толщины высокоомного 1-слоя. 2 ил. Допустим, используется генератор импульсов, развивающий напряжение холостого хода Ч, нарастающее по линейномубЧзакону со скоростью (., и имеющий внутбтреннее сопротивление Явн. До некоторогомомента 1 вкл сопротивление диода во многораэ больше сопротивления генератора йвни, следовательно, напряжение на диоде равноЧ,Время включения (Ьл) можно оценитьследующим образом,После начала действия на диодЕ прямого напряжения электроны и дырки начинают+ +двигаться от и и р слоев вглубь 1-слоя.После того, как электроны и дырки достигнут друг друга, начинается образование ква-зинейтральной области и резкое падениесопротивления р+п-диода. Принимая, чтомаксимально возможная скорость электро 1665223нов (скорость насыщения) составляет около 10 см/с, оценим минимально возможное время включения: твко - Ю/10 (1), где И/ -7толщина 1-слоя, см (дырки, скорость насы,щения которых меньше, проходят меньший ,путь, поэтому можно принять, что электро ны проходят путь, равный Щ.К моменту Ь напряжение на диодебЧдостигнет величины Чв - , 1 вкл. (2), , Подставляя в формулу (2) формулу (1), пол ,учаем с 1 Ч Ю с 11 107(4)бЧОсЭта величина определяет прямое им пульсное напряжение (напряжение выбро. , са), После достижения напряжения Чв дальнейший рост. напряжения генератора , практически.не приводит к повышению на, пряжения на диоде. Иначе говоря, при за ,данной крутизне фронта импульса , напряжения (т,епри заданной скорости нарастания напряжения холостого хода дЧ/г 11) напряжение выброса не зависит от амплитуды импульсов.Реально существующие толщины 1- слоя, которые необходимо измерять, лежат -в пределах 5-200 мкм, Условно разобьем этот диапазон на 3 поддиапазона от 5 до 30, от 30 до 100 и от 100 до 200 мкм.При осуществлении способа верхнее значение крутизны Яц нарастания импульсов установлено равным 10 В/с(для поддиапазона толщин 1-слоя - равным 5-30 мкм). При больших значениях скорости нарастания напряжения, например, равных 10 В/с, напряжение выброса составит величину 300 В. Для надежного измерения таких сигналов, например, с помощью широкополосных осциллографов требуется не более десятков вольт. Кроме того, и это главное, для малых толщин 1-слоя напряжение выброса необходимо ограничивать, исходя из безопасной величины напряжения.Нижнее значение скорости нарастания напряжения установлено равным 3,5 10 В/с (для поддиапаэона толщин 1-слоя равным 100-200 мкм). Если установить меньшее значение скорости нарастания напряжения, например 10 В/с, то напряжение выброса для толщины 1-слоя 100 мкм составит 2 В (против 70 В при скорости нарастания 3,5 10 В/с), Такие велиючины импульсных напряжений малой длительности с крутым фронтом сложно иэ 45 50 55 Формула изобретения Способ измерения толщины высокоомного слоя в полупроводниковой р+п-структуре путем воздействия на р-и-структуру физического фактора и измерения реакции на это воздействие, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей эа счет измерения толщины высокоомного слоя В готовом полупроводниковом диоде, в качестве физического фактора используют импульсы напряжения с крутизной Яц нарастания напряжения, выбранной из соотношения 3,5 10Я10 В/с, в качестве реакции на воздействие - прямое импульсное напряжение, а толщину высокоомного слоя мерять. Например, из-за быстрого изменения тока через диод на нем возникает заметное дополнительное напряжение,обусловленное индуктивностью выводов,5 Это напряжение будет накладыватьсякак помеха на полезный сигнал и изменятьистинное значение напряжения выброса,зависящее от толщины 1-слоя,П р и м е р, Для определения толщины10 1-слоя в готовых полупроводниковых диодахсначала снимают зависимость величины наи ряжения выброса от толщины 1-слоя. Диапазон толщин 1-слоя существующих иразрабатываемых диодов лежит в пределах15 5- 200 мкм, Для этого в структурах с заведомой разной толщиной 1-слоя любым известным способом определяют толщину 1-слоев.Далее структуры собирают в корпуса дляполучения готовых диодов. Затем предлага 20 емым способом определяют напряжениевыброса на диодах с уже известной толщиной 1-слоя, строят градуировочную зависимость толщины 1-слоя от напряжениявыброса. Измерение напряжения выбро 25 са можно производить, например, с помощью осциллографа (типа С 1-75). Этуградуировочную зависимость снимают одинраз и пользуются ею при дальнейших измерениях толщин 1-слоя,. по предлагаемому30 способу. Затем на готовый диод с р+иструктурой, толщину 1-слоя в которой нужноопределить, от генератора подают напряжение с крутизной нарастания напряжения10 В/с и по величине прямого импульсно 35 го напряжения (напряжения выброса) определяют толщину 1-слоя в готовом диоде,используя предварительно снятую градуировочную зависимость величины нап 1)яжения от толщины 1-слоя,40 Способ позволяет измерять толщину 1 слоя в готовых диодах. является простым иудобным для оператора и позволяет автоматизировать процесс измерения,1665223 определяют по заранее установленной корреляционной зависимости величины прямоКРЮР 7 Составитель И.РекуноТехред М.Моргентал Редактор Н.Туп орректор М.Демч Тираж 387 Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-,35, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,каз 23 ВНИИ го импульсного напряжения от толщины высокоомного слоя,