Способ контроля полупроводниковых материалов и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОИЗОМУ СВИДИТВЛЬСТВМ) М. Кл.601 т 31/2 8/2 Государственный омнтетСоеота Мнннстров СССРоо долам нзооретвннйн открытнй К 621,382,(088,8)(45) Дата опубликован 7 описани 2) Авторы изобрете Скок,О. М. Орлов и 71) Заявитель нститут физики полупроводников Сибирского отделенАН СССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛУ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВ ОСУШЕСТВЛЕНИЯВОДНИКОВЫХДЛЯ ЕГО Изобретениования эпект водниковых м Известен уровней в попв подаче перена р-п переходники тока, воза также устроДанный способкую точность Известен способнеосновных носитепзакпючаюшийся в прдвух переменных напразпичаюшимися неа также постоянного аспоедепения измерени й тока в проводнике,и переходу 1 остотами,ипожении к ряжений с в 100 раз, и регистра- никаюшей нее, чем мешен ия на переходе,Известно устро ный способ и соле ного смешения, ге то гы Р , сумматорпипкой .астэты Гзуюшее данник постоян высокой час генератор йство, реал жашее исто атор тока детекторсс Р е относится к области иссперофизических свойств попупроатериапов,пособ определения примесных упроводниках, закпючаюшийся менного напряжения смешенияи регистрации второй. гармоникаюшей на р-и переходе йство дпя его осушествпения.не позвопяет получить высоизмерений 13и амппитудной модуляции, во Однако с помошью известного способаможно исследовать только попупроводники,в которых отсутствуют глубокие центры;кроме того,он позволяет получать толькопрофиль концентрации носителей заряда илисуммарный профиль концентрации всех ионизованны 3 центров, Анапогичным недостатком обладает известное устройство,Цель изобретения - расширение возможностей способа,Это достигается тем, что на р-и переходподают синхронно прямоугопьные и экспоненциапьные импульсы путем автоматическойрегулировки амппитуды прямоугольных импульсов поддерживают высокочастотную емкость р-п перехода постоянной, после чегоизменяют температуру р-п перехода и фиксируют то ее значение, при котором величина,обратная высокочастотной емкости, остаетсяпостоянной на протяжении действия импупьгсов и модупируют амппитуду,экспоненциань/ных импульсов пропорционально высокочютогной емкости. Кроме того, частоту нрямоугопных импульсов выбирают меньшей высокойчастоты и кратной удвоение й низкой частотенапряжений, подаваемых нв переход, длительность прямоугольных импульсов устанавливают большей периода высокойчастоты, а постоянную времени экспоненцивльныА импульсов устанавливают равнойдлительности прямоугольных импульсов. Вы.бор температуры р-и перехода осуществдякт,находя температуру,при которой амплитуданапряжения прямоугольных импульсов имеетэкстремум при постоянстве амплитуды экспоненцивльного напряжения,В устройстве для реализиции предлагаемого способа между выходом детекторе и входом сумматора включены детектор вершиныимпульсов и генератор прямоугольных импуль-сов, соединенный через Я,С цепь с модулятором экспоненциальных импульсов, подключенным к генератору частоты ГУстройство для реализации сйособа показано на чертеже.Устройство содержит полупроводниковыйобразец с р-и переходом 1 (например барьерШоттки), источник 2. постоянного наприкения,генератор 3 прямоугольных импульсов, ЙС.,цепь 4, модулятор 5 амплитуды экспоненцивльно изменяющегося напряжения, генератор 6 высокочастотного тока, сумматор 7,детектор 8 огибающей, детектор 9 вершиныимпульсов, синхронный детектор 10, генератор низкой частоты К 11, регистрирующееустройство 12, цепь йагревв образца 13 стермопврой 14.На диод Шоттки иди р-п переход 1 черезсумматор 7 поступают суммы трех напряжений, управляющих толщиной слоя обедненияв диоде,и высокочастотное напряжение, необходимое для измерения толщины слоя обеднения. На сумматор подаются прямоугольныеимпульсы напряжения непосредственно от генеретора 3 прямоугольных импульсов, иьатуль сы о экспоненциадьно изменяющимся напряжением от цепи, состоящей иэ генератора 3прямоугольных имульсов,3 С цепи, котораядифференцирует поступающие на нее прямоугольные импульсы напряжения, и модулятора 5амплитуды, управляемого напряжением генератора прямоугольных импульсов частотой11, кроме того, подается постоянноенапряжение, которым может осуп;ествлятьсяи инжекция носителей заряда в диод, от 50источника 2 постоянйого напряжения. измерительный высокочастотный сигнал поступаетна сумматор с генераторатока высокойчастоты Х 6.Высокочастотный сигнал, возникающий нв б 5диоде, поступает на детектор 8 огибающейСигнал с детектора 8 подеется нв детекто9 вершины импульсов, в котором вершинывходящих импульсов сравниваются с вершинами прямоугольных импульсов. Ев выходе, 60 4детектора вершины импульсов образуетсясигнал ошибки, пропорциональный отклонениюформы вершины входящих импульсов от формывершины прямоугольных импульсов. Сигнал ошибки управляет напряжением генераторапрямоугольных импульсов 3,Сигнал с детектора 8 поступает такжена генератор напряжений частотой1 1 иуправляет нвпрякением генератора твк, чтонапряжение не выхоае генератора пропорционально амплитуде сигнала, Кроме того,сигнал с цетекторв 8 поступает не синхронныйаетектор 10, упревляеиый генеретором 11,Сигнал, поступеюший с выхода синхронногоаетекторе не регистрирующее устройство 12,пропорционален концентрации глубокого уровня,На регистрирующее устройство (авухкоорцинетный самописец) поцвется сигнал инепосрецственно с детектора 10 он несетинформацию толщине слоя обеднения илирасстоянию от поверхности полупровоанике,нв котором измеряется концентрация глубокого уровня.Устройство содержит также вспомогательную цепь 13 нагрева термопвры 14. С помощью цепи нагрева диоц нагревается и поццерживеется при определенной температуре. Изменяя температуру диоде Шоттки или р-п перехода, измеряют амплитуду непряжения прямоугольных импульсов не управляемом выходе генератора 3 импульсов, при этом амплитуда экспоненцивльных импульсов фиксируется, то есть отключается генератор 11. Экстремумы зависимости амплитуды прямоугольных импульсов не управляемом выходе генератора 3 от температуры дают спектр глубоких уровней.Таким образом, можно получать спектр кек в полупроводниках с малой концентрациек глубоких уровнейим ). так и в полупроводниках, содержащих большую концентрацию глубоких уровней (йщм,Ига)м ), поскольку все уравнения, на которых базируется способ, не вхоцят в какие-днбо ограничения по концентрации. Способ позволяет полностью автоматизировать исследования распределения концентрвции примесей и дефектов по толщине полупроводникового материала.формула изобретения1. Способ контроля подупровоцниковыхмвтериелов, заключающийся в приложениик р-г 1 перехоау цвух переменных напряженийс частотами,резличвккцимися не менее, чемв 100 рез, в также постоянного смешения, 5737825и регистрации амплитудной модуляции, возникающей нв переходе, о т л и ч в ю щ и й - с я тем, что, с целью расширения возможностей способа, на р-и переход подают сижронно прямоугольные и экспоненциальиые импульсы, путем, автоматической регулировки амплитуды прямоугольных импульсов п оддержива- ют высокочастотную емкость р-и перехода постоянной,после чего изменяют температуру р-и перехода и фиксируют то ее знвчение,при котором О величина,обратная высокочастотной емкости, остается постоянной на протяжении действия импульсов и модупируют амплитуду экспоненциальных импульсов пропорционально высокочастотной емкости.2. Способ по и, 1, отличающий- с я тем, что частоту прямоугольных импупь сов выбирают меньшей высокой частоты и кратной удвоенной низкой частоте напряжений, подаваемых на переход, длительность прямоугольных импупьсов устанавливают бопьшей периода высокой частоты, а постоянную времени экспоненциапьных импупьсов устанавливают равной длительности прямо- угольных импульсов, 25 3. Способпоп. 1 и 2, отличаю -щ и й с я тем, что выбор температуры р-иперехода осуществпяют,нвходя темпервтуру,при которой амплитуда напряжения прямоугопь.ных импульсов имеет экстремум при постоянстве амплитуды экспоненциального напряжения,4. Устройство по способу 1, содержащееисточник постоянного смещения, генератортока высокой частоты , сумматор, детектор, генератор низкой частоты РРо т л и ч в ю щ е е с я тем, что между выходом детектора н входом сумматора включены детектор вершины импульсов и генератор прямоугольных импупьсов,соединенныйчерезМСцепь с модулятором экспоненциапьных импульсов, подклеенным к генераторучастоты Рь,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США % 3518545, кл. 324 Л 58, опубл. 30.05,70,2, Патент США И 37311 92, кл. 324/158,573782 едь Т. Дозоров фанта К орректор ц, Ковадева Состав Техред ецактор А. Морозов Поддисное аз 3757 диал ППП Патент", г, Ужгород, уд, Проектная, 4 36 Тираж 1 1 01ИИПИ Государственного комитетпо делам изобрет113035, Москав, Ж, Раушс Совета Министровний и открытийая наб., д. 4/5