Способ определения профиля подвижности носителей заряда в полупроводниковых слоях

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕОПУБЛИК а 3)5 Н 0121/6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ТЕТРЫТИЯМ ИЯ ЗОБР СА ЛЬСТ еобхо- ексто- оцник Недостатком спо димость изготовлени вых структур типа м или металл-дизлект омическими контакта увеличивает время пяется нльных соба явля специаеталл-полупрорик-полупровоми, что гущесолучения инфор ник с ванно дтления профиля юряда. основанмации К АВТОРСКОМУ СВ(46) 15.11.92, Бюл, Ф ,71) Белорусский пол (72) Ю.А,Бумай, В.А. невский, Г.В.Нечаев (56) Еессгопсэеп р,648 - 650,Павлов Л.И. Ме метров полупроводн Высшая школа, 1987Аста еестгопйа,42итехнический институтВилькоцкий, Д.С.Домаи Н.В.Шлопакегз 1979, ч,15, ЬЬ 20,тоды измерения параиковых материалов. М, с.172 -. 182.1980, 23, В 1, р,53 - 61. Изобрет ние относится к полупроводниковой технике и может быть использова-но в качеств неразрушающего методаконтроля качества эпитаксиальных и ионнолегированных слоев на подложках, проводимость которых значительно меньшепроводимости слоя.Известен способ определения профиляподвижности носителей заряда, основанный на измерении эффекта Холла и проводимости при последовательном удалениислоев полупрсводника,Недостатками этого способа являютсянеобходимостт изготовления специальныхтестовых обра: цов с омическими контактами и разрушение контролируемого объектав процессе измерения,Известен способ апреподвижности носителей:(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СЛОЯХ (57) Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано как неразрушающий способ определения профилей подвижности носителей тока в.полупродникт вых слоях на полуизолирующих или диэлектрических подложках, Способ осуществляется с помощью ртутноо зонда с коаксиальной геометрией контактов. Измеряют емкость барьера Шоттки и зависимости от обратного напряжения и составляющую активную проводимость системы центральный барьер Шоттки полупроводник - внешний барьер Шоттки. ный на измерении зависимости емкости МДП структуры или структуры с барьером Шоттки, созданной предварительно н поверхности исследуемого полупроводника, и его поверхностной проводимости, измеренной методом Ван дер Пау, от напряжения смещения на структуре. Процедура последовательного удаления слоев в данном случае заменена процедурой последовательного обеднения приповерхностного слоя полупроводника при приложении напряжения смещения.о профиле подвижности носителей заряда вполупроводнике,Наиболее близким к предлагаемомуспособу является способ определения профилей концентрации и подвижности вструктурах ОаА), заключающийся в формировании на поверхности полупроводникаомического контакта и барьеров Шотткипри помощи ртутных зондов. приложении кодному из них обратного напряжения, изменение его до напряжения пробоя, снятияВФХ и определения по ним профиля концентрации и подвижности с дополнительным использованием эффекта Холла ипослойного стравливания,Недостатком способа является его трудоемкость,Цель изобретения в ,увеличение экспрессности измерений профиля подвижности носителей заряда в полупроводниковыхслоях на высокоомных подложках.Поставленная цель достигается тем, чтона поверхности полупроводникового слояформируются при помощи ртутных зондовбарьеры Шоттки коаксиальной геометрии,далее проводятся измерения, зависимостиемкости и активной составляющей проводимости такой системы от напряжения смещения, При измерениях постоянноенапряжение на ртутные электроды подается таким образом, чтобы центральный барь. ер был смещен в обратном направлении. Врезультате этого под ним увеличиваетсятолщина обедненного слоя, а следовательно уменьшается емкость барьера Шоттки ислоевая проводимость области полупроводника подбарьером. Импеданс цепи, образованной кольцевым барьером, смещенным впрямом направлении и областью полупроводника, находящейся между барьерами,практически не зависит от величины подаваемого напряжения. Таким образом, видзависимостей емкости и активной составляющей проводимости от напряжения смещения будет определяться профилямираспределения концентрации и подвижности носителей заряда в слое, находящимсяпод центральным электродом.Изобретение иллюстрируется следующим примером, Исследуемая эпитаксиальная структура и-типа ОаА) на полуизолирующей подложке помещается лицевойстороной на контактную площадку ртутногоманипулятора с двумя ртутными электродами. один из которых представляет собойкапилляр диаметром 0.7 мм, другой имеетформу кольца, коаксиально расположенного по отношению к первому электроду,Внутренний диаметр кольца составляет0,96 мм, внешний - б мм, Ртуть под давле)оРЛх) р) ех бх 40 где е - заряд электрона; фю (х) - .-.-) -ф -(3) 45 50 На рисунке изображен профиль подвижности электронов в эпитаксиальном слое ОаА) концентрацией носителей тока 2 10 см на полуизолирующей подложке17(структура САГ Б), полученный предлагаемым способом. Формула изобретения Способ определения профиля подвижности носителей заряда в полупроводниковых слоях, включающий формирование на поверхности полупроводникового слоя барьеров Шоттки при помощи ртутных зондов, приложение к одному из них обратного напряжения. изменение его до напряжения 55 нием поступает к полупроводниковой пластине по подводящим канала, , Электрические выводы от электродов манипулятора подключаются к присоединительному уст ройству .СЙ - измерителя Е 7 - 12, имеющего встроенный источник питания, таким образом, чтобы центральный контакт запирался при подаче напряжения. Снимают показания емкости и проводимости на 10 световом табло Е 7 - 12 при нулевом смещении, затем с помощью пульта смещения подают напряжение на электроды и, увеличивая его до напряжения пробоя, снимают зависимость этих параметров от приклады ваемого к электродам напряжения, Шаг понапряжению может быть произвольным, но более высокая точность определения профиля достигается при изменении емкости измеряемой структуры в среднем на 10 на 20 каждом шаге напряжения смещения, Далеепутем математической обработки экспериментальных зависимостей емкости и активной составляющей проводимости от напряжения смещения с помощью ЭВМ 25 получаем набор значений емкости барьераС и слоевой проводимости структуры о от напряжения смещения, 0; используя который, с помощью выражений (1 - 3) наряду с профилем концентрации и /х/ можно опре делить профиль подвижности р/х/. (1)где е 1,.6 - относительная диэлектрическая проницаемость материала и абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума соответственно,35 А - площадь центрального электрода;Составитель Н.ШлопакТехред М. Моргентал Корректор М. Шароши Редактор Заказ 4036 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-изла гальский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина 101 пробоя, измерение зависимости емкости и электрической проводимости полупроводникового слоя от обратного напряжения и определение, исхоДя из этих измерений. профиля подвижности носителей заряда, 5 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения экспрессности измерений для полупроводниковых слоев на высокоомных подложках, барьеры Шогтки Формируют коаксиальной геометрии, прикладывают обра 1- ное напряжение к центральному, а прямое к внешнему барьеру. а зависимость от обратного напряжения измеряют для активной со. ставляющей .комплексной проводимости системы центральный барьер Шоттки - полупроводник - внешний ба рьер Шоттки.