Способ контроля качества полупроводниковых приборов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 11993174(23 Г 1 риоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликование описания 300133(72) Авторы изобретения Т.В. Торчинская, М,К. Шейнкман, Н.Е. Корсунс И.В. Маркевич, Л.Н, Байдоха и М.А.Иирзажанов олупроводников АН Украинской ССФ1 с) Заявитель сти ОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ 4) Изобретение относится к электронной технике, а именно, к технологии производства полупроводниковых приборов, преимущественно Фотоэлектрических, и может быть использовано наиболее эффективно для определения стабильности Фоторезисторов, фотодиодов и солнечных элементов на основе соедн нений. АВ 6 (Сс)Я, СЗЯе, СВЯх Яе х),. например, полученных на основе йонокристаллов, монокристаллических ( эпитаксиальных) пленок, поликристал" лических спеченных слоев и пленок этих соединений.Известны способы контроля качества полупроводниковых приборов, в частности Фоторезисторов.Один из известных способов, осно-. ванный на измерении прогноэируемого параметра ( интенсивности шума) до и после пропускания через испытуемый, прибор импульса тока определенной величины и сравнении результатов измерений, позволяет по обнаруженно му дрейфу параметра определить качество и стабильность, испытуемыхприборов Ц.Недостатком известногоявляется то, что он позвдефектные приборы, веста в которых связана с неоднородностями их структуры, в связи с чем оноказывается непригодным для оценки качества фоторезисторов на основемонокристаллическнх соединений АВ,для которых характерна высокая степень однородности структуры.Известен также способ, включающий измерение информативных электрических параметров до и после испытаний, которое заключается в том,что испытуемые приборы нагревают дотемпературы, близкой к предельно допустимой, подают на них напряжение,также близкое к предельно допустимому, выдерживают их в испытательномрежиме заданное время (осуществляюттермоэлектрическую тренировку, аизмерение информативных электрических параметров производят при однихи тех же условиях, например, принормальной температуре 1.2),Этот способ очень широко извес"тен и, как метод ускоренных испытаний, широко используется практически для всех классов полупроводниковыхприборов, причем в качестве информативных электрических параметров используются наиболее характерные или .определяющие стабильность каждоголовня ,ъ 3, где Ср - постояннаявремени разрушения Фотостимулированного процесса при данной температуреЗатем охлаждают приборы в. темноте до температуры Т, выдерживаютих при этой температуре в течениевремени с , существенно меньшеговремени протекания Фотостимулированного процесса (если считать, чтоскорость протекания фотостимулированного процесса может быть охарактеризована постоянной времени Т с, дляданной температуры, то й выбирают. из условия йс С ), и в течение того же времени производят первое измерение величины Фототока 1.,при 5заданном уровне освещенности приборов.Повторное измерение фототока производят после проведения Фотостимулированного процесса, который осуще Оствляют путем нагревания приборовдо температуры Тпри освещенииих видимым светом и выдерживании приборов в таких условиях. в течение вре..мени С, достаточного для протекания фотостимулированного процесса,т. е. й выбирают из условия й Згде Ч - постоянная времени протека-ния Фотостимулированного процессаярк данной температуре. ЗОПеред повторным измерением Фото-.тока приборы охлаждают до температуры Т, но охлаждение производят приосвещении. Повторное измерение фототока 1 производят после выдержки . 3приборов при температуре Т в течение времени й , существенно меньшеговремени протекания фотостимулированного процесса (следует заметить, чтовремя 1 существенно меньше и време Они разрушения Фотостимулированногопроцесса).Отношение значений фототоков1 /1, измеренных в одних и тех жеусловиях 1 при одной и той же температуре Т и заданном уровне освещенности), позволяет судить о дрейфефототока при переводе прибора из исходного состояния, т. е. после раэрущения фотостимулированных процессов,в состояние, вызванное проведениемфотостимулированного процесса.Если отношение значений Фототоков1 /1 отличается от единицы, то. этооэнэчает, что в приборе имеют местоФЬтостимулированные процессы,Наличие таких процессов, связанных с присутствием в полупроводнике подвижных точечных дефектов, является причиной обратимого измененияпараметров Фоторезисторов на основесоединений АВ в процессе их работыФотоутомляемость), а присутствиеподви:кных при комнатной температуре дефектов является причиной старения фоторезисторов. Чем интенсивнее 65 протекают Фотостимулированные процессе ( ч .м сильнее отличается от 1 от-ношение 1 /1 ), тем сильнее стареютприборы при их хранении и эксплуатации,Фотостимулированные процессы обус.ловлены перестройкой дефектов кристаллической решетки под действиемсвета. Они протекают при освещенииприборов видимым или ближним инфраккрасным светом в определенной длякаждого процесса области температур,обусловленной различием в энергияхактивации протекания процессов, иприводят к изменению фоточувствительности полупроводника. Фотостимулированные процессы обратимы, они могутбыть разрушены, т. е. полупроводникможет быть переведен в исходное состояние прогревом в темноте до достаточно высоких температур температурразрушения фотостимулированных процессов) .Поэтому предложенный способ содержит нагрев и охлаждение в темноте, чтобы разрушить протекающие в результате случайных эасветок Фотостимулированные процессы и получить исходное состояние полупроводника.Температуру Т, до которой нужнопрогреть полупроводник, выбирают такчтобы за время выдерживания приборапри этой температуре Фотостимулированный процесс успел разрушиться. Этовремя определяется скоростью нагрева и инерционностью печи и представляет собой время, в течение которого образец сохраняет заданную температуру после выключения печи. Скорость разрушения Фотостимулированных процессов возрастает с ростомтемпературы, при которой образецвыдерживается в темноте. Следовательно, температура до которой нужнопрогреть прибор в темноте, чтобыразрушить Фотостимулированный процессзависит от времени выдерживания полу"проводника при этой температуре следующим обраеом При охлаждении образца скорость протекания фотостимулированных процессов замедляется и при достаточно низких температурах становится настолько малой, что.процессы практически не протекают. Поэтому при этой температуре становится возможным сравнение фототоков в двух "замороженных" состояниях: до и послепротекания фотостимулированного процесса.Температура Т, при которой возможно сравнение фототоков, определяется энергией активации протека 993174иия процесса Еа н временем выдержи- вани-, образца при этой температуреЕаВРемя. 13 в этом случае нремч, необходимое для измерения фототока , должно быть меньше времени протекания процесса при данной температуре 7;д (с37 а)Вторым этапом предложенного способая является прогрев и последующее охлаждение прибора до температуры первого охлаждения при освещении. Эта процедура приводит к протеканию фотостимулиронанного процесса.Температуру Т, до которой нужно прогреть прибор при освещении выбирают так, чтобы эа время выдергивания образца при этой температуре успел протечь фотостимулированный процесс. Скорость протекания фотостимулированного процесса или время Е 3 3 о, эа которое процесс протекает, зависит от температуры, при которой производится освещение прибора (скорость экспоненциально возрастает с ростом температуры), и от интенсивности света, то .атее от концентрации свободных электронов и, созданных светом. Следовательно, тем пература, до которой нужно прогреть образец при оснещении, зависит от времени выдержинания прибора и кон; центрации и. Эта зависимость имеет нид: Т:ф- , где В - константа, зав 1 лсящая от и.В полупроводниках типа Р. Вб наблюдаются фотостимулиронанные процессы нескольких типов, характеризую щиеся различными Еа, В, ЕГ и, следовательно, протекающие и разрушающиеся н Различных областях температур. Например, в СН 5 наблюдаются следующие процессы:дна процесса, приводящих к увеличению фоточунстнительности полупроводников величина фототока после охлаждения при освещении возрастает) со следующими параметрами: 1. Г= 0,3 эВ; В = 10 с-; Е= 0,9 эВ; Л 10"с "; 2, Е = 0,15 эВ; В = 80 с "; Е = О, эв; Д = 10%-";р- ,Опроцесс, приводящий к уменьшению фототока и, следовательно, к снижению фоточунствительности с Е = 0,35 эВ; В = 1,5 с; Е = 1,3 эВ; Л = 10 сюНа чертеже приведена схема установки, которая может быть использована для реализации способа.Исследуемый прибор 1 помещают в стеклянный криостат 2, который погру. жают н стеклянный.дюар 3 с жидким азотом (771). Образец нключей н измерительную цепь, содержащую источник 4 стабилизированного напряжения и измеритель 5 тока. Образец введен н тепловой контакт с нагревателем 6 и датчиком 7 температуры, оптический контакт с источником 8- энергия активации протекания фотостимулированногопроцесса,"- постоянная Гольцмана- постоянная, характеризующая разрушение фотостимулиронанного процесса,освещения с постоянной освещенностьюЕ. Установка содержит также выключатели нагрева и освещения образцане показаны) .5Испытания приборов предложеннымспособом, которые могут быть проведены в течение короткого времени, исравнительные измерения параметровприборов, проведенные после длительного хранения (в течение 4000 ч) н .10 темноте при нормальной температуре,показали тесную корреляцию междувеличиной отклонения от единицы отношения фототоков и степенью ухудшения фоточунс:вительности после15 длительности хранения,Таким образом, предложенный способпозволяет значительно сократить продолжительность испытаний и повыситьточность контроля фотоэлектрических2 О приборов на основе соединений А ВФормула изобретениябСпособ контроля качества полупроводниковых приборов, преимущественно фотоэлектрических, оснонанный на25 проведении фотостимулированных процессов между двумя замерами информативного параметра и сравнении ре"эультатов измерений, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения экспрессности контроля и павышения его точности применительно кприборам на основе соединений Л В 4,перед первым замером производят нагренание испытуемых приборов в темноте и выдержку их при температуреТ н течение времени й, фотостимулиронанные процессы проводят путемнагревания приборов до температурыТ п 1 и освещении видимым светом и4 О н.здержинании их н течение времениа замеры информативного параметра,н качестве которого используют фототок при заданной освещенности, производят после охлажденИя приборовдо температуры ТЗ и выдержки их приэтой температуре н течение времени йзпричем первый замер производят после охлаждения приборов в темноте,второй - при освещении,а температурные условия определяют из соотно 5 О шений10 993174 Составитель Ю. БрызгалРедактор Т. Портная Техред М,тепер орректорО, Билак одписное Тираж 708 Государственного комите ам изобретений и открыт осква,. Ж, Раушская н Заказ 449/ ВНИд. 4 13035,илиал ППП 1 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 В - постоянная, характеризующая протекание фотостимулированного процесса,"й - время выдержки приборов присоответствующей температуре, 1 = 1,2,3,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР9 490047, кл. С 01 к 31/26, 1971.2. Еолбурн и др. Надежность МОПБИС. -ТИИЭР, 1974т, 62, 9 2,с. 154-178,3. Авторское свидетельство СССРМ 624180, кл. 6 01 К 31/26, 1976