Способ определения эффективной концентрации примесей в полупроводниковых материалах гетеропереходов
Патент 1001237
Авторы
Классы МПК
Способ определения эффективной концентрации примесей в полупроводниковых материалах гетеропереходов
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ с оюз Саеетскии
Сециалистическик
Республик (
Н 01 21/66
Государственный комитет
СССР но лелам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 280283. Бюллетень )»)9 8 (53) УДК 621 ° 382 (088. 8) Дата опубликования описания 28.02.83
В. И. Поляков, П. И. Перов и В. А. Пет ррв :;:, -.--,. j .- .. -.:-/
Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники AH СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСЕЙ
В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ
Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля гетероструктур.
Известен способ определения эффективной концентрации примесей в полупроводниковых материалах, основанный на измерении зависимости высокочастотной емкости диода Шоттки от напряжения смещения 11.
Недостатком этого способа является его непригодность для определения эффективной концентрации примесей в материалах гетероперехода.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения эффективной концентрации примесей в полупроводниковых материалах гетеропереходов, основанный на измерении зависимости высокочастотной емкости гете-, роперехода от напряжения смещения (2).
Недостатком этого способа является его непригодйость для определения эффективной концентрации примесей колько в одном иэ материалов, составляющих асимметричный гетерюпереход.
Цель изобретения — расширение области применения способа.
Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу определения эффективной концентрации примесей в полупроводниковых материалах гете ро переходов, ос нов анном. на и змере.нии зависимости высокочастотной емкости гетероперехода от напряжения смещения, дополнительно измеряют зависимость фото-ЭДС насыщения при об-лучении гетероперехода излучением, энергия квантов Е{Л) котррого удовлетворяет условию Е()() Ъ Е ЪЕ». ъ1 где Е, Е, — ширина запрещенной зоны материалов, образующих гетеропереход, повторно измеряют зависимость фотоЭДС насыщения от напряжения смещения при облучении гетероперехода излучением, энергия квантов которого лежит в пределах Е тЕ(Л) б й, а эффективную концентрацию примесей в полупроводниковых материалах гетероперехода определяют расчетным путем по измерительным значениям высокочастотной емкости и фото-ЭДС насыщения.
На чертеже изображена энергетическая зонная диаграмма реального изотипного гетероперехода.
На диаграмме обозначены величины и потенциалов (изгибов зон )
1001237 на границе, напряжение.. g== V< +y2 смещения, падейие напряжения Ч,„ и на каждом из полупроводников, ширина E + и E+ запрещенных зон полупроводников, энергетический разрыв Ь Е з оны проводимости, э нергети.ческий разрыв ДЕЧ валентной зоны; квазиуровни Ер и Е ферми, уро1 вень Е ферми в полупроводниковых материалах гетероперехода до приложения напряжения смещения 10
I д„2 EC.I2-ЕF1 l (1) Определение эффективной концентрации .примесей (N ) в полупроводниковых 15 материалах гетероперехода производит- ся следующим образом.
На гетеропереход подается напряжение смещения Ч и он освещается импульсопе света, энергия квантов ко-
TOPOI O Е ()I ) > Eg1 ) Eg2. В Этом СЛУ» чае фото-ЭДС насыщенйя равна (-1/ф)х
x(<„- Ч2) . Затем гетеропереход освеща"ется импульсом света с Е ) E(A))E<
1 %1
В этом случае фото-ЭДС насыщения (-Ч2 /a) . Из проведенных двух измерений находятся значения Ч1. и и при данном напряжении смещения измеряЮТ С < . Затем ттзмерения емкости и потенцйалов на границе раздела гетероперехода повторяются при изменении напряжения смещения на величину
ЙЧ-ДЧ +AV . (2)
При roM,Iêàê видно из зонной диагр BMME4 g
Вт -бЧ g, аЧ =дЧ q, (Ç), I так как д „, d< d Eс, ЛЕч не меняются при изменении найряжения смещения.
Высокочастотную емкость гетероперехода можно записать в виде
4О с„с2 свц= С (4) C<+ С2 где С1 и С2 — емкость ОПЗ каждого иэ полупроводников, по определению равные аа аа2
I
Q1 O2 — величина заряда на включениях последовательно емкостях С4, С2. Но при последовательном сОединении емкостей а =Ц,,3я„=ж .(Ь)
Следовательно, из (3-6) получаем
5О
1 2 AV2 (a) Таким образом, зная иэ эксперимен та свч ° AYq H A v2 Рас HTHBBlor 65
С и С по формулам (4 ) и (7) и эффективную кОнцентрацию примесей в полупроводниковых материалах гетероперехода по формуле для Шоттки диодов
1.2. 1 2
2С (в о 5
Последовательно изменяя напряжение смещения и измеряя изменения высокочастотной емкости В Свч, а также ай, АМ2 и используя .формулы (4-7), можно расчитать 8С1 и Ь С2, а следовательно, и профиль легирования полупроводников гетероперехода.
Способ был использован для определения эффективной концентрации примесей в полупроводниковых матерна тттах гетероперехода nGdS -йСйзе. При изменении напряжения смещения на ве пичину 0,05 В, . de 0,036 эВ,,бра
0,014 эВ. Подставляя измерение значения в формулы (4, 7 и 8 ) находим
16 -3
N 10 см и N
С85 Cdse
По сравнению с известным способом определения эффективной концентрации примесей в полупроводниковых материалах гетеропереходов, основанном на измерении зависимости высокочастотной емкости гетерЬперехода от напряжения сметцения, предлагаемый способ позволяет определять эффективную концентрацию примесей в ттолупроводниковых материалах реального гетероперехода независимо DT ее величины в каждом из полупроводников.
Формула изобретения
Способ определения эффективной концентрации примесей в полупроводниковых материалах гетеропереходов, основанный на измерении зависимости высокочастотной емкости гетероперехода от напряжения смещения, о т личающийся тем,что,c целью расширения области применения способа, дополнительно измеряют зависимость Itloro-ЭДС насыщения при облучении гетероперехода излучением, энергия квантов Е(л) Koroporo ypoIIлетворяет условию Е(Л))Е, „) Е, где:Е,, Š— ширина з апрещенной эоны материалов, образующих гетеропереход, повторно измеряют зависимость фото-ЭДС насыщения от напряжения смещения IlpH облучении гетероперехода излучением, энергия квантов, которого лежит в пределах Й ) Е:(A )-) Е 2, а эффективную .концентрацию примесей в по« лупроводниковых материалах гетероперехода определяют расчетным путем
1001?37
Frt
Составитель Л. Смирнов
Редактор A. Власенко Техред О. Неце Корректор A. Ференц
Заказ 1411/63 Тирвк 701 Подписное
ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, З-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r . Уагород, ул . Проектная, 4 по измеренным значениям высокочастотной емкости и фото-ЭДС насыщения
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Блад П., Ормон Дк. В. Методы измерения электрических свойств полупроводников. - "Зарубежная радиоэлектроника", 1981,. 9 1, 3, с. 25.
2. Шарма Б.Л., Пурохит P.Ê. Полупроводниковые гетеропереходы. "Советское радио", M., 1979, с. 97-98
S прототип ).