Способ определения емкости области пространственного заряда в полупроводнике и диэлектрика полупроводниковых структур

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 66 51)4 Н 01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОБ- ПО- РОпрости и нт к попупрот быть исия емкости Изобретение водниковой тех пользовано для области простр относитсяике и мож счрукту прещенн Ес, Е пия, со ти, уро т т т,т ственно еделе нственног олупровод рук ковь диэлектрика турах. Цель изо ности и обе сости облас ряда в гет На фиг. гетическаяретения - повышение печение определения и пространственного емвета,слоя; алент ероперехода 1 приведен диаграмма оперехода;ер нна коолупровод а фиг. 2 ого ге ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Институт радиотехники и электроники АН СССР(56) 3 и С Физика полупроводниковых приборов, М,: Мир, 1984, с. 386-393.Е.Кашепес 1 с Пе 1.егпппаГоп оГ зигЙасе Брасе сЬаг 8 е сарасхгапсе пзпс 1 а 18 Ьг ргоЪе Л. Час. Бс 1 ТесЬпо 1, 20(3) 11 агсй 1982, р. 811-814.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН 1 И ЕИКОСТИ ЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА ЛУПРОВОДНИКЕ И ДИЭЛЕКТРИКА ПОЛУ ВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР(57) Изобретение относится к по водниковой технике и может быть пользовано для определения емко области пространственного заряд диэлектрика в полупроводниковых. ЯО 1402201 структурах. Целью изобретения является повышение точности и обеспечение определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах, Образец, содержащий гетеропе"реход, освещают светом, поглощаемымв материале с более узкой ширинойзапрещенной зоны, и регистрируют зависимость напряжения от времени наемкости, включенной последовательнос гетеропереходом. Измерения повторяют при другом значении емкостивключенной последовательно с гетеропереходом. Измеряют значения напряжений, соответствующие точкам изломаполученных зависимостей и по ним производят расчет искомой емкости. Способ позволяет определить также емкость диэлектрика в ИДП структурах итуннельно тонких диэлектрическихслоев, Данный способ позволяет умень"шить влияние токов утечки, что повьг точность определения емко энергетическая диаграмма ИДП". ры, где Е , Е - ширина за - ьх зон; с с - изгибы зон; и Е у - энергетические положе- ответственно зоны проводимосвня Ферми и валентной зоны; - толщины областей пространго заряда в полупроводниках; ергия квантов возбуждающего с 1 - толщина диэлектрического в . металл; на фиг. 3 - эквиая схема исследуемого образца ещении светом с Е сны Е т в.14022 Измерительной схеме, где С, - емкость Материала с большей шириной запрещена Е,Я,Б ЕОЕ, г ной зоны (С,-" - --- = -ф/см2 Ч ы Для полупроводникового материала иЕ 1 Ео я С,= -- 1 Ф/см 1 для диэлектрика, где Е, - диэлектрическая проницаемостьМатериала, Я - диэлектрическая пров ицаемость вакуума, Б, - концентрая нескомпенсированных примесей волупроводнике, с 1 - заряд электрона); М, - сопротивление утечки материала б большей шириной запрещенной зоны; Ц - емкость материала с меньшей шииной запрещенной зоны, К, - сопротивение объемных квазинейтральных обастей полупроводников; Бф - фотоЭДС, оявляющаяся при освещении образца;емкостная нагрузка; 7- фотонаряжение (фотоотклик); на фиг,. 4 ременная зависимость фотоотклика 1 (Т) при освещении образца светом,Кривая 1 - при С=С и кривая 2 - 25 4 ри С=С Н, С н (С и, . Чф - значение фотоотклика в точке излома на зависиМости 7 при С=С и, 7 ф - при С= =С 1 где С и С- первое и второе значения емкостной нагрузки. З 0Вид экспериментальных зависимосей Чф для исследованных гетероереходов СаАя-А 1 Са,Ая при С= 500 пф, С н =1000 пф, 2,=10 с совадает с видом Чна фиг. 4,Способ был использован для определения емкости материала с большей п 1 ириной запрещенной зоны А 1 Са,Ая в гетеропереходе СаАя-А 1 Са,.Ая (Ец=,4 эВ, ЕцА 1,Ая =18 эВ) с толщиной слоя А 1 Са, Ая - 1 мкм, Освещение производилось со стороны А 1 Са.Ая импульсом света с энергией квантов Ъы 1,5 эВ, поглощаемым только в СаАя, Для освещения использовалась электронная фотовспышка (с длительностью импульса - 200 мкс и электрической энергией36 Дж) с набором нейтральных и интерференционных фильтров. Интенсивность света составляла10 мВт/см . Последова50 тельно с образцом включалась еихостная нагрузка СН=500 пф, и на ней из 01 4мерялась временная зависимость фото- отклика с помощью осциллографа С 8-17. Наблюдаемая форма фотоотклика была аналогична изображенной на фиг. 4, Измеренное значение фотоотклика в точке излома 7 =16 мВ. Затем вместо емкостной 1 нагрузки С и =500 пф последовательно с исследуемым образцом была присоединена емкостная нагрузка С я =1000 пф и измерено соответствующее значение фотоотклика в точке излома 7 =11 мВ. Подставляя в расчетную формулу измеренные значения 7, и 7 , а также известные значения С Сц определена емкость слоя А 1 Са, АяСЧф-Сн Чф ЧФт-ЧФ 5 10 16 10 -1 О 11 10 11 10 З10-з600 пфНайденное значение С, совпадает с расчетной величиной дачной емкости,Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яСпособ определения емкости области пространственного заряца в полупроводнике и диэлектрика полупроводниковых структур, включающий освещение исследуемого образца светом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повьшения точности й обеспечения определения емкости области пространственного заряда в гетеропереходах, образец освещают светом, поглощаемым только в материале с меньшей шириной запрещенной зоны, и на емкостной нагрузке, включенной последовательно с исследуемым образцом, измеряют временную зависимость фото- отклика Ч (1;) от начала освещения до появления на ней излома, затем измеряют величину емкостной нагрузки и повторяют измерения при тех же условиях освещения и по значениям фото- отклика 7 ф в точках излома, а также по известным величинам емкостных нагрузок проводят расчет емкости диэлектрика или области пространственного зарядаказ 6882 Т б 94 ПодписНИИПИ Государств а по изобретениям и о 1 Ж, Раушская наб., д,е ГКНТ СССР ткрытиям Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101