Способ определения коэффициента диффузии примеси

Союз Соеетсии Социалистимесии Рспубпми(51) М. К явлено заявки Ю с присоединен 1 21 дврвтвввны 9 ваа ссср дулам взобрвтоей в откритквликоваио 25,0 летень 15 Йата опубликовании описания 28,04,79) Заявител Институт полупроводников АН Украинской 54) СГ 1 ОСОЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЗФФИБИЕНТА ДИФФУЗИИ ПРИМЕС 11 В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ да . Х.) посл в либо стачи ользуясь све глубины залегания перехо доввтельным снятием слое ваннем образца нв клин, и товым зондом или зондом ралловой иглы; вычисление 5 диффузии из уравнения; виде воп оэффициентв е К - обшее к омов в образце; чество сных 11 зобретение относится к исследованию химических и физических свойств вешеств, производства полупроводниковых приборов, преимушественно тонкопленочной микроэлектроники и может быть использовано в оптоэлектронике при создании тонкопленочных электролюминесцентных усилителей - преобразователей изображения и излучения.Известен способ определения коэффициента диффузии с использованием электронно-дырочного перехода посредством исследования положения и скорости перемещения границы электронно-дьтрочного перехода в зависимости от температуры и времени диффузионного отжига и, Он включает следуюшие операции: нане - сение на поверхность исследуемого кристалла полупроводника тонкого слоя примеси (вкцепторной в случае электронного попупроводника и донорнойвслучве дырочного); диффузию примеси в полупроводник в течение определенного времени л при определенной 1 емпервтур Т ; определение С(х)- концентрация примеси,Однако этот способ не дает возможности определить коэффициент диффузиипримеси в тонких пленках и трудоемокв связи с необходимостью либо снятияслоев, либо стачивания образца нв клин.Он пригоден лишь для измерения коэффи 26циента диффузии акцепторных прилвсейв электронных полупроводниках и п(цорцых примесей в дырочных,Наиболее близким техническим 1 юцпхнием к предлагаемому из(1 бретециюяцз 6566ляется способ определения коэффициентадиффузии примеси включающий диффузиюпримеси в исследуемый образец путемнескольких после довате пьных этапов втечение различных интервалов времени 5 при определенной температуре, до насыщения и вычисление коэффициента диффузии 2 .Способ вкпючает; измерение электропроводности кристалла Е и подвижно- Оости О носителей тока при комнатной температуре; диффузию примеси в кристалл определенное время 1 при температуре Т; вторичное измерение эпектропроводности Я( и подвижности О(Ц при комнатной температуре; диффузию до насыщения т.е. до того момента времени когда зпектропроводность кристалла, измеренная при комнатной температуре, станет постоянной, определение по графику Е ( 1 ) величины электропроводности насьпцения ,С (соответственно при этом значение продвижностп 0; вычисление коэффициента диффузии из урав.нения:Еою Еооь Огде 3 - толщина кристалла.Известный способ не позволяет определить коэффициент диффузии примеси в тонких пленках в связи с наличием токовых и нотенциапьных зондов и ограничен .применением веществ, которые могут насыщать ,.ппастинку в приемлемое время. Он применим лишь к электрически активным диффундирующим примесям.Цепью изобретения является расширение диапазона исследуемых примесей.Поставленная цель достигается тем, что производят регистрацию насыщения свечения путем измерения яркости свечения люминесцентно-активной примеси в зависимости от времени при комнатной температуре после каждого поспедоватепьКОго этапа диффузии до прекращения изменения яркости и по моменту насыщения яркости определяют параметры диффузии.При этом диффузию активируюшей примеси в образец осуществляют различным образом. При активации субпимированных пюминесцирующих пленок может иметь место диффузия активируюшей примеси из прослойки конечного объема в "бесконеч Коэффициент диффузии ( Э ) (придиффузии из прослойки конечного объемав "бесконечное" твердое тело опредепяютв общем случае из формулы е, ь+е е +е 2 Г 1 р- интеграл ошибок фГауссаф(табупируемая функция);С - концентрация примеси в примесном слое к моменту начала диффузии;О - время диффузии, необходимоедня выравнивания концентрации примесипо тошцине образца, причем ,Ф1 ,если учесть что расчет коэффициента диффузии ведется по формулеФИ 1После каждого этапа диффузии проводятизмерение яркости (В) свечения люминофора при одних и тех же условиях, т. е.температура, параметры возбуждения люминофора остаются постоянными.Такчм образом, получают набор 3;4ВЭ исоответствующий различнымвременам Ф,; 1 1 диффузии примеси вобразец при темпеоатуре диффузии Т,Строят график зависимости яркостисвечения люминофора от времени диффузии примеси - В( 1 ),При полной и равномерной диффузиипримеси в образец яркость свечения 27 4ное" (при напыпении прослойки дегируюшего вещества между споями люминофора) ипи "попубесконечное (при напылении прослойки пегируюшего вещества сверху слоя люминофора) твердое тедо. Точность высказанного допущения определяют степенью выполнения неравенства:сЬ -где 0 - топнина прослойки активируюшейпримеси;- толщина слоя люминофора, а также степенью временного приближения к равномерному распределению примеси вдоль толщины пюминесцентной пленки с вводимой концентоацией (в объемных%):ОО Я ОО 6Ь Ь+6658627 дюминофора в зависимости от временидиффузии выходит на насьпцение, Тогдато минимапьное время, необходимое длянасьпцения яркости свечения люминофора,и будет искомым временем 1 о, так какосновной вкпад в возникновение люминесценции вносит наличие примеси определенной концентрации,Таким образом, времяо диффузиипримеси в образец, необходимое дпявыравнивания концентрации примеси потопщине образца при данной температуреТ,р опредепяют по точке насьпцения графика зависимости яркости свечения люминофора от времени диффузии.При постоянном времени диффузиио температура То находится в зависимости В (1 ) по "насыщению" яркости,Таким образом, испопьзуя явлениенасьлцения яркости в зависимости оттемпературы диффузии, можно опредепить параметры диффузии 1 и То , азатем по соответствующей формуле икоэффициент диффузии. Формула изобретения Способ определения коэффициента диф-фузии примеси, включающий диффузию примеси в исспедуемый образец путем нескольких поспедовательных этапов в течение различных интервапов времени при определенной температуре или при 5 различных температурах в течение определенного промежутка времени до насыщения свечения и вычиспение коэффициента диффузии, о т и и ч а ю ш и й с я тем, , что, с целью расширения предела исспе дуемых примесей, производят регистрацию насыщения свечения путем иэмерения яркости свечения люминесцентно-активной примеси в зависимости от времени при постоянной температуре ипи в зависимости от температуры при опредепенном промежутке времени поспе каждого последоватепьного этапа диффузии до прекращения изменения яркости и по моменту насыщения яркости опредепяют о параметры диффузии Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. "Атомная диффузия в полупровод никах", под ред. Д. Шоу М., "Мир",1976, с. 186.2. Боптакс Б. И, Оиффуэия в попупроводниках, М., Госиздат, 1961,с. 201.Составитепь В, ЗайцевРедактор А, Абрамов ТехредЭ. Чужик Корректор М. ПожоЗаказ 2067/48 Тираж 922 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.н д. 4/5Фипиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4