Способ определения электрически активных примесей в полупроводниковых структурах с р п-переходом

(51)5 С 01 Н 22/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕНТУ 100016 от 17.03 Бюл. У 29оманьош Академиа Июсато Интезет ОП 1)ЯНЧ (АТ)ЯНЧ (АТ) и Дьердь(088.8 сЪп 1 са 985,об ится к способки активных прней) в полупр аке - повышение еделения разных турная схеспособ тивных притруктурах - второй а стр зующе ескииковых г. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Иадьяр Тудки Оизикан Кути Др. Вольфган(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРИИЕСЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ С р-и-ПЕРЕХОДОИ(57) Изобретение относится к технике выявления электрически активных примесей в полупроводниковых материалах. Цель изобретения - повышение точности Иэ ретение отнвыявления электричмесей (глубоких урводниковых материалЦель изобретенияности измерения итипов примесей.На фиг, 1 показма устройства, реапиопределения электрмесей в полупроводнс р-и-переходом; н измерения и определение разных типов примесей. Для образования слоя пространственного заряда в р-и-переходе полупроводниковых структур к образцу прикладывается обратное смещение. Образец 4 возбухдается до заполнения электрически активных примесей, Затем возбулдение прекращается и осуществляется измерение процесса перехода носителей заряда в термически равновесное состояние при наличии обрат- ного смещения и температуры образца. При этом измерение переходного процесса осуществляют путем измерения поглощения СВЧ-поля, воздействующего на образец, что повышает точность иэ л мереция электрически активных приме- ф сей в полупроводниках. Операции возбуждения и измерения переходного процесса могут периодически повторяться. Ь Для определения разных типов примесей2 осуществляют изменение частоты повторения. 2 з.п. ф-лы, 6 ил,вариант устройства для реализации способа; на фиг. Э - то ке, третий вариант; на фиг,4 - кривая Аррениуса построенная на основе результатов измерения, полученных с помощью устройства по второму варианту; на фиг.5- графическое представление результатов иэотермальных: измерений с частотньи сканированием, выполненных при четырех различных температурах с помощью устройства по третьему варианту; на фиг. 6 - кривые градинка Арре1669407 януса, соответствующие показанньм на фиг. 5 результатам измерений.Устройство, реализующее способ определения электрически активных примесей в полупроводниковых структурах с р-п-лереходом, содержит стабилизированный ло частоте и амплитуде СВЧ- генератор 1, циркулятор 2, СВЧ-резо" натор 3, в котором располагается об разец 4, лучше всего в точке максимального напряжения электрического поля. Образец 4 изготавливается иэ исследуемого материала. Образец 4 снабжен двумя электрическими соединения ми, одно из которых заземляется, а другое соединяется с линией 5 передачи импульса, которая включает в себя контур согласования полного сопротивления. Линия 5 передачи и монтаж 20 внутри резонатора 3 должны располагаться так, чтобы не была ухудшена добротность резонатора 3, В объемном резонаторе 3 это достигается за счет расположения проводов или коаксиаль ных кабелей вдоль узловой линии, в которой электрическое СВЧ-поле равно нулю,Линия 5 передачи соединена с генератором 6 импульсов. За счет регулировки частоты и настройки резонатора 3 сводим к минимуму отражаемую резонатором 3 энергию. Коэффициент отражения измеряется с помощью СВЧ-детектора 7. Для любого критически настроен ного резонатора любое изменение в поглощении вызывает образование конечного коэффициента отражения, который пропорционален (по величине) изменению в поглощении. После СВЧ-детектора 7 40 сигнал усиливается избирательным усилителем 8 и поступает в блок 9 обработки результатов измерения. Блок 9 управляет работой генератора 6, который по линии 5 передачи подает на образец 4 импульсы смещения по постоянному току. Устройство (фиг, 2) содержит СВЧ- генератор 10, изолятор 11, управляе-, 50 мый переключатель 12, первый и второй СВЧ-мосты 13 и 14, первый и второй аттенюаторы 15 и 16, циркулятор 17, резонатор 18, блок 19 регулирования фазы, детектор 20, первый усилитель 55 21, блок 22 автоматической настройки частоты, второй усилитель 23, линию передачи 24, первый генератор 25 импульсов, второй генератор 26 импульсов, блок 27 обработки сигнала, ЭВИ28 и образец 29.Устройство (фнг. 3) содержит генератор 30, резонатор 31, СВЧ-детектор 32, генератор 33 импульсов, предусилитель 34, контур 35 удерживания,синхронный детектор 36, ЭВМ 37, блок38 регулирования температуры. Вместорезонатора можно использовать СВЧ-рефлектометр. В этом случае образец устанавливается в торцовой части волновода, а позади образца на регулируемом интервале располагается отражательсоответствующего размера,Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.Излучение носителей из глубокихуровней, которые и являются объектомизучения, периодически запускается врезультате первого заполнения этихуровней за счет использования короткого электрического импульса, которыйуменьшает ширину слоя пространственного заряда в результате уменьшениянапряжения обратного смещения в образце 4, с помощью этого импульса заполнения свободные носители как бы развертываются в слое пространственногозаряда и какая то их часть захватывается состояниями глубокого уровня.После окончания импульса заполненияэти захваченные носители заряда вновьиспускаются со скоростью излучения,которая характерна для используемогов данном случае захвата или ловушки.Как захват, так и излучение, изменяютколичество свободных носителей в образце, а следовательно, и потери энергии, т.е. поглощение.Чтобы определить скорость эмиссии,которая является обратной величинойпостоянной времени для восстановления СВЧ-отражательной способности после окончания импульса заполнения, используется усилитель 8, который предназначен для избирательного усиленияобнаруженного сигнала по отношению кнеизбежньи в данном случае фоновымпомехам, и за счет чего можно повыситьчувствительность.1Поскольку выводной контакт образца4 эаземпен, то появляется возможностьреализовать как правильное согласование полного сопротивления, так и короткие линии передачи, а подобная схема дает воэиоаность использовать болеекороткие импульсы возбуждения, например длительностью в 100 пкс.Устройство (фиг. 3) работает следу 1 ощим образом. Отраженные от образца и рефлектора сигналы полностью смешиваются друг с другом в точке расположения детектора 32. Если в образце происходит изменение поглощения, тогда эффект компенсации становится менее эффективным и детектор 32 обнарузивает изменение в СВЧ-уровне,30 35 16119 ч ОУстройство (фиг. 2) работает следукщим обраэом,Синхронизация работы устройстварегулируется генератором 26. Генера 5тор 26 выдает синхрониэирующие импульсы для первого генератора 25, которвев свою очередь подает импульсы возбуждения на образец 29. Генератор 26 регулирует фаэовую позицию фаэочувствительного усилителя 23, которыйполучает сигналы об изменении поглощения в СВЧ-диапазоне во времени,усиливает эти сигналы и выводит среднее значение усиленных сигналов, синхронизированных по фазе до заданнойфазовой позиции, установленной импульсами управления, которые выдаются генератором 26. Подаваемые на СВЧ-мостСВЧ-сигналы отключаются с помощью 20переключателя 12 на весь период действия импульсов возбуждения, которыеподаются на образец, а к выключателю12 в этот момент подаются соответствующие импульсы от генератора 26. 25 Является также предпочтительным, чтобы в течение действия импульсов эапози 1 ения достигающий детектора СВЧ- уровень был по существу ннулнров,1 в. Этого можно добиться эа счет расстройки генератора 30. Формула изобретения1. Способ определения электрически активных примесей в полупроводниковых структурах с р-п-переходом,заключающийся в приложении к образцуобратного смещения для образованияслоя пространственного заряда в р-ипереходе, возбуждении его до заполнения электрически активнЫх примесей ипрекращении возбуждения, измерениипроцесса перехода носителей заряда втермически равновесное состояние приналичии обратного смещения и температуры образца, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения точностиизмерения, измерение переходного процесса осуществляют путем измеренияизменения поглощения СВЧ-поля, воздействующего на образец,2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что операции воэбуждення и измерения переходного процессапериодически повторяют.3. Способ по и. 2, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью определения разных типов примесей, изменяютчастоту повторения.1669407 2 иг. 5 7 Составитель Е. Ап;амоваа Техред А,Кравчук КорректорИ.Самб Ред роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О аказ 3226 Тираж 364НИИПИ Государственного комитета по иэобр113035, Москва, Ж, Рауш Подписноеениям и открытиям при ГКНТкая наб д, 4/5