PL63528B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 07.11.1970 (P 138 674) 15.X.1971 63528 KI. 21 e, 31/22 MKP G 01 r, 31/22 CZYTELNIA fHffcdu u** Wspóltwórcy wynalazku: Jaroslaw Swiderski, TadeuszPiotrowski Wlasciciel patentu: Instytut TechnologiiElektronowej, Warszawa (Polska) Sposób jednoczesnego pomiaru pochodnej rezystywnosci i drogi dyfuzji nadmiarowych nosników ladunku w pólprzewodnikach oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób jednoczesnego po¬ miaru pochodnej rezystywnosci i drogi dyfuzji nadmia¬ rowych nosników ladunku w pólprzewodnikach oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu. Wynalazek znaj¬ duje szczególnie korzystne zastosowanie przy badaniu struktur pólprzewodnikowych, wnetrza przyrzadów pól¬ przewodnikowych, jak tez ukladów scalonych.Pomiar pochodnej rezystywnosci opiera sie na bada¬ niu objetosciowego zjawiska fotowoltaicznego. Zjawisko to polega na powstawaniu napiecia fotoelektrycznego w oswietlonym pólprzewodniku o zmiennej koncentracji nosników ladunku.Pomiar dlugosci drogi dyfuzji polega na wprowadze¬ niu nosników nadmiarowych, a nastepnie badaniu w stanie ustalonym ich rozkladu przestrzennego przy za¬ lozeniu, iz rozklad ten zalezy jedynie od sposobu ge¬ neracji i warunków rekombinacji w badanym obszarze.Chcac otrzymac droge dyfuzji bedaca miernikiem para¬ metrów rekombinacyjnych materialu, a wiec niezalezna od jego niejednorodnosci, trzeba albo znac wartosc wewnetrznego pola elektrycznego i zmierzyc efektywna droge dyfuzji, albo wykonac pomiar w obszarze o do¬ statecznie malej niejednorodnosci.Ze znanych sposobów pomiarów wlasciwosci materia¬ lów pólprzewodnikowych najbardziej korzystnym sposo¬ bem sa pomiary fotoelektryczne. Dzieki specyfice zja¬ wisk fotowoltaicznych, powstajacych na niejednorodno¬ sciach pólprzewodników zapewniaja one lepsza, niz in¬ ne sposoby, mozliwosc poznania wartosci wewnetrznego pola elektrycznego. Dodac równiez nalezy, iz pomiary 10 15 20 25 30 te wyrózniaja sie duza zdolnoscia rozdzielcza i nie¬ niszczacym charakterem.Znane dotychczas sposoby pomiarów fotoelektrycznych przewidywaly pomiar drogi dyfuzji metodami calkowy¬ mi. Pomiar punktowy dlugosci drogi dyfuzji wymagal jednak uzycia dwu zródel promieniowania o róznym skladzie widmowym. Szczególnie uciazliwy do spel¬ nienia byl wymóg, aby sonda swietlna byla dokladnie ustawiona dla dwu zródel swiatla.Znane sa równiez urzadzenia do pomiarów fotoelek- trycznych zaopatrzone tylko w jedno, podstawowe zró¬ dlo swiatla oraz odpowiedni zestaw filtrów dla wytwo¬ rzenia dwóch wiazek promieniowania o dostatecznie rózniacych sie dlugosciach fali.Opisane, znane sposoby i urzadzenia do ich stoso¬ wania obarczone byly powaznymi niedogodnosciami.Przede wszystkim wystepowaly ograniczenia w uzyska¬ niu dostatecznie duzej mocy promieniowania na malym obszarze oswietlonym swiatlem monochromatycznym.Ograniczalo to znacznie mozliwosc prowadzenia pomia¬ rów na bardzo malych obszarach, gdzie wymagane by¬ loby formowanie sondy swietlnej o srednicy nawet mniejszej od dwu dlugosci fali stosowanego promienio¬ wania. Stosowanie dwu zródel swiatla oprócz wymie¬ nionych wad wprowadzalo do pomiaru blad wynikajacy z niedokladnego nakladania obu plamek swietlnych.Niedogodnosci znanych sposobów wytknely cel dla twórczego rozwiazania zagadnienia pomiaru wlasciwosci materialów pólprzewodnikowych przy wykorzystaniu ob¬ jetosciowego zjawiska fotowoltaicznego, jakie powstaje 6352863528 w pólprzewodniku niejednorodnym pod wplywem wiaz¬ ki fotonów.Wytyczony cel osiagniety zostal w sposobie wedlug niniejszego wynalazku, a to dzieki temu, ze sonde swietl¬ na formuje sie z promieniowania lasera zlaczowego, po czym mierzy sie sile fotoelektromotoryczna w badanym pólprzewodniku przy dwóch dlugosciach generowanej fali, zmieniajac dlugosc fali przez zmiane temperatury pracy lasera zlaczowego, a dlugosc drogi dyfuzji obli¬ cza sie ze wzoru: -«.£) przy~czym~L — oznacza dlugosc drogi dyfuzji nadmia¬ rowych"nosnikó^ fa^tinku w centymetrach, E — sile fotoelektromotoryczna w voltach, T — temperature pracy lasera w stopniach Kelyina (°K). i Formowanie "sondy ^swietlnej z promieniowania lase- rowege,~zmle&HHac-4ilugosc emitowanej fali przez zmia¬ ne temperatury jego pracy, eliminuje w pelni stosowa¬ nie dwóch zródel swiatla. Dodatkowe korzysci, to moz¬ liwosc rozszerzenia zakresu pomiarów pochodnej rezy- stywnosci w dwu kierunkach: w kierunku pomiaru jak najmniejszych niejednorodnosci pólprzewodnika iw kie¬ runku wykrywania niejednorodnosci na mozliwie ma¬ lych obszarach. W pierwszym przypadku rozszerzenie zakresu wynika z ogromnych mozliwosci zwiekszania mocy sondy. W drugim przypadku wielkosc obszaru, na którym mozna jeszcze wykryc niejednorodnosc son¬ da swiatla koherentnego, jest ograniczona dlugoscia fali stosowanego promieniowania i, jak stwierdzono, jego srednica nie moze praktycznie zejsc ponizej dwu dlu¬ gosci tej fali. Skupienie na tym obszarze odpowiednio wiekszej, niz to bylo dotychczas, mocy — ma wiec nieposlednie znaczenie.Stosowanie sposobu wedlug wynalazku umozliwia po¬ nadto, dostosowanie do pomiarów promieniowania o ta¬ kiej dlugosci fali, by na okreslenie gradientu opornosci wlasciwej jak najmniej wplywaly niedoskonalosci obrób¬ ki powierzchni, a w szczególnosci nierównomierny roz¬ klad predkosci rekombinacji powierzchniowej.Do stosowania sposobu wedlug wynalazku przezna¬ czone jest urzadzenie, bedace równiez przedmiotem ni¬ niejszego wynalazku, przedstawione schematycznie na rysunku.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z lasera zla¬ czonego 1 umieszczonego w naczyniu Devara 2 zaopa¬ trzonym w pompe prózniowa 3. Laser zlaczowy 1 zasi¬ lany jest z zasilacza 4. Chlodzenie lasera 1 odbywa sie jednym ze znanych sposobów, korzystnie cieklym azo¬ tem. Regulacje temperatury przeprowadza sie urzadze¬ niem 5, którego elektrody doprowadzone sa do lasera 5 zlaczowego 1. Urzadzenie wedlug wynalazku posiada uklad optyczny 10 do formowania sondy swietlnej oraz obserwacyjny mikroskop 6 z przetwornikiem podczer¬ wieni 7. Pod obiektywem mikroskopu 6 jest stolik ma¬ nipulacyjny z uchwytem dla zamocowania próbki 9. Do 10 zacisków próbki 9 podlaczony jest miernik 8 wielkosci sily elektromotorycznej.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku jest w zasa¬ dzie swej podobne do znanych tego typu urzadzen po¬ miarowych zawierajacych dwa podstawowe zródla swia- 15 tla. Specyficzne jest tu natomiast operowanie zródlem swiatla polegajace na kontrolowanej zmianie tempera¬ tury pracy lasera zlaczowego 1 i dokonywanie pomia¬ rów dla dwóch okreslonych czestotliwosci promienio¬ wania wynikajacych z róznic temperatury. Jak zazna- 20 czono juz, korzystne jest uzycie do chlodzenia cieklego azotu. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 25 1. Sposób jednoczesnego pomiaru pochodnej rezystyw- nosci i drogi dyfuzji nadmiarowych nosników ladunku w pólprzewodnikach, znamienny tym, ze sonde swietlna formuje sie z promieniowania lasera zlaczowego, po czym mierzy sie sila fotoelektromotoryczna w badanym 30 pólprzewodniku przy dwóch dlugosciach generowanej fali, zmieniajac dlugosc fali przez zmiane temperatury pracy lasera zlaczowego, a dlugosc drogi dyfuzji obli¬ cza sie ze wzoru: 35 (!) przy czym L — oznacza dlugosc drogi dyfuzji nadmia¬ rowych nosników ladunku w centymetrach, E — sile 40 fotoelektromotoryczna w yoltach, T — temperature pra¬ cy lasera zlaczowego w stopniach Kelyina.

2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, skladajace sie z podstawowego zródla swiatla, ukladu optycznego formujacego sonde swietlna oraz mikrosko- 45 pu obserwacyjnego z obrazowym przetwornikiem pod¬ czerwieni, znamienne tym, ze jako podstawowe zródlo swiatla ma laser zlaczowy (1) umieszczony w naczyniu Devara (2) zaopatrzonym w regulator temperatury (5)*KI. 21 e,31/22 63528 MKP G 01 r, 31/22 PL PL