RU2578731C1 - Method and device for determining diffusion length of charge carriers in semiconductor plates - Google Patents

Method and device for determining diffusion length of charge carriers in semiconductor plates Download PDF

Info

Publication number
RU2578731C1
RU2578731C1 RU2015104214/28A RU2015104214A RU2578731C1 RU 2578731 C1 RU2578731 C1 RU 2578731C1 RU 2015104214/28 A RU2015104214/28 A RU 2015104214/28A RU 2015104214 A RU2015104214 A RU 2015104214A RU 2578731 C1 RU2578731 C1 RU 2578731C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge carriers
semiconductor
measuring
radiation
plate
Prior art date
Application number
RU2015104214/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Борисович Федорцов
Алексей Сергеевич Иванов
Василий Владимирович Манухов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"
Priority to RU2015104214/28A priority Critical patent/RU2578731C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2578731C1 publication Critical patent/RU2578731C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and is intended for contactless nondestructive determination of the diffusion length of charge carriers in semiconductor plates, including coated with a transparent dielectric layer. Method of measuring diffusion length of charge carriers in semiconductor plates involves measuring a signal proportional to concentration of nonequilibrium charge carriers, arising in the point of testing of the semiconductor plate by their diffusion of generation, created at different distances from the point of testing due to formation in these areas of the light spots of small surface area of radiation spectral range of internal photo effect in a semiconductor, constructing an experimental dependence of amplitude of the measured signal from the distance between the light spot and the point of testing, comparison of test subject to similar relationships calculated theoretically. note here that for taking measurements without establishing electric contact with the analysed plate signal proportional to concentration of nonequilibrium charge carriers in the point of testing, is obtained by passing through the plate of infrared radiation with wavelength from the transparency of the analysed semiconductor and measuring intensity of radiation passed through the plate. Also a device for measuring diffusion length of charge carriers in semiconductor plates.
EFFECT: invention provides the possibility to measure length of diffusion of charge carriers in semiconductor plates without establishing electric contact with the sample directly in areas where will be manufactured devices, as well as in the plates coated with a layer of transparent dielectric.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам измерения длины диффузии носителей заряда в полупроводниковых материалах, в частности в полупроводниковых пластинках, в том числе покрытых прозрачным для инфракрасного излучения слоем диэлектрика, и может использоваться для контроля свойств полупроводниковых материалов при производстве приборов и в научных исследованиях.The invention relates to methods and devices for measuring the diffusion length of charge carriers in semiconductor materials, in particular in semiconductor wafers, including coated with a dielectric layer transparent to infrared radiation, and can be used to control the properties of semiconductor materials in the manufacture of devices and in scientific research.

Известен способ измерения диффузионной длины носителей заряда и устройство для его реализации (метод подвижного электронного зонда) (Батавин В.В., Концевой Ю.А., Федорович Ю.В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. - М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.). На поверхности полупроводника создается совокупность р-n-переходов или барьеров Шотки малой площади, являющихся коллекторами неосновных носителей заряда. В другой точке образца при помощи подвижного электронного зонда создается повышенная концентрация носителей заряда, которые диффундируют в полупроводнике. Ток в цепи коллектора прямо пропорционален концентрации неосновных носителей заряда. Диффузионную длину определяют, сравнивая экспериментальную зависимость тока в коллекторе от расстояния между зондом и коллектором с такими же зависимостями, рассчитанными теоретически для различных длин диффузии неосновных носителей заряда.A known method of measuring the diffusion length of charge carriers and a device for its implementation (the method of a moving electron probe) (Batavin V.V., Kontseva Yu.A., Fedorovich Yu.V. Measurement of parameters of semiconductor materials and structures. - M.: Radio and communication , 1985. - 264 p.). On the surface of the semiconductor creates a set of pn junctions or Schottky barriers of small area, which are collectors of minority charge carriers. At a different point in the sample, an increased concentration of charge carriers that diffuse in the semiconductor is created using a movable electron probe. The current in the collector circuit is directly proportional to the concentration of minority charge carriers. The diffusion length is determined by comparing the experimental dependence of the current in the collector on the distance between the probe and the collector with the same dependences calculated theoretically for different diffusion lengths of minority charge carriers.

Недостатком этого способа является необходимость формирования на поверхности полупроводника дополнительных структур и создание электрического контакта с ним.The disadvantage of this method is the need to form additional structures on the surface of the semiconductor and create electrical contact with it.

Недостатком устройства, реализующего этот способ, является обязательное наличие вакуумной системы, без которой невозможно создание электронного зонда.The disadvantage of a device that implements this method is the mandatory presence of a vacuum system, without which it is impossible to create an electronic probe.

Известен способ измерения диффузионной длины неосновных носителей заряда в полупроводниках (патент РФ №2501116, опубл. 10.12.2013 г.), заключающийся в том, что в тестовой структуре, выполненной на общем базовом слое на поверхности р-n- или n-р-переходов фотодиодов, изготавливают контактные электроды, которые изолируют от базового слоя диэлектрическим слоем. Радиусы контактных электродов больше радиусов р-n- или n-р-переходов фотодиодов и имеют общую ось симметрии. На поверхности базового слоя изготавливают контакт. Освещение тестовой структуры осуществляют в спектральном диапазоне поглощения базового слоя со стороны контактных электродов, непрозрачных для потока ИК-излучения. Проводят измерение фототоков фотодиодов и вычисляют отношения фототоков двух фотодиодов в тестовой структуре. Осуществляют теоретический расчет фототоков разных фотодиодов тестовой структуры и построение графиков зависимости отношения фототоков фотодиодов от диффузионной длины неосновных носителей заряда. Полученные экспериментально отношения фототоков сравнивают с теоретически рассчитанными по графикам и определяют величину диффузионной длины неосновных носителей заряда.A known method of measuring the diffusion length of minority charge carriers in semiconductors (RF patent No. 2501116, publ. 10.12.2013), which consists in the fact that in the test structure, made on a common base layer on the surface of pn- or n-p- transitions of photodiodes, make contact electrodes that isolate from the base layer with a dielectric layer. The radii of the contact electrodes are larger than the radii of the pn or np junctions of the photodiodes and have a common axis of symmetry. A contact is made on the surface of the base layer. Illumination of the test structure is carried out in the spectral absorption range of the base layer from the side of the contact electrodes that are opaque to the infrared radiation flux. The photocurrents of the photodiodes are measured and the ratios of the photocurrents of the two photodiodes in the test structure are calculated. Carry out a theoretical calculation of the photocurrents of different photodiodes of the test structure and plotting the dependence of the ratio of photocurrents of photodiodes on the diffusion length of minority charge carriers. The experimentally obtained ratios of photocurrents are compared with theoretically calculated graphs and the diffusion length of minority charge carriers is determined.

Недостатком способа является необходимость непосредственного контакта с поверхностью полупроводникового образца и изготовление тестовых структур.The disadvantage of this method is the need for direct contact with the surface of the semiconductor sample and the manufacture of test structures.

Известен способ измерения длины диффузии носителей заряда и устройство для его реализации на основе измерения фотоэлектромагнитного эффекта (Батавин В.В., Концевой Ю.А., Федорович Ю.В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. - М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.). Полупроводниковая пластина, находящаяся в магнитном поле, освещается излучением лазера, мощность которого может быть измерена с погрешностью, не превышающей 10%. В этом случае можно рассчитать скорость поверхностной генерации носителей заряда. Присоединяя к пластине контакты, измеряют силу тока фотоэлектромагнитного эффекта или ЭДС. Значения подвижности носителей заряда берут из литературы или измеряют иными методами. Имея вышеперечисленные данные, можно рассчитать длину диффузии неосновных носителей заряда.A known method of measuring the length of diffusion of charge carriers and a device for its implementation based on the measurement of the photoelectromagnetic effect (Batavin V.V., Kontseva Yu.A., Fedorovich Yu.V. Measurement of parameters of semiconductor materials and structures. - M.: Radio and communications, 1985 .-- 264 p.). A semiconductor wafer located in a magnetic field is illuminated by laser radiation, the power of which can be measured with an error not exceeding 10%. In this case, one can calculate the surface generation rate of charge carriers. Attaching contacts to the plate, measure the current strength of the photoelectromagnetic effect or EMF. The values of the mobility of charge carriers are taken from the literature or measured by other methods. Having the above data, it is possible to calculate the diffusion length of minority charge carriers.

Недостаткам способа являются необходимость проведения дополнительных исследований для определения подвижности носителей заряда.The disadvantages of the method are the need for additional studies to determine the mobility of charge carriers.

Недостатком устройства, реализующего этот способ, является создание электрического контакта с поверхностью образца.The disadvantage of the device that implements this method is the creation of electrical contact with the surface of the sample.

Известен способ измерения длины диффузии носителей заряда и устройство для его реализации (Л.П. Павлов. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов. - М.: Высшая школа, 1987, с. 96-99), принятые за прототип. Способ реализуется следующим образом. Излучением из спектральной области внутреннего фотоэффекта в полупроводнике на поверхности исследуемой полупроводниковой пластины создают световое пятно малой площади. Такой свет (излучение), поглощаясь в приповерхностном слое полупроводника, генерирует в нем электронно-дырочные пары носителей заряда, которые перемещаются из освещенной области посредством диффузии. На некотором расстоянии от светового пятна в другой точке на поверхности исследуемой полупроводниковой пластины (в точке тестирования) устанавливают точечный прижимной коллекторный контакт. К контакту прикладывают напряжение в обратном направлении. Ток в цепи коллектора прямо пропорционален концентрации неосновных носителей заряда, которые переместились (продиффундировали) от светового пятна в точку тестирования. Изменяя расстояние между точкой тестирования и световым пятном, получают опытную зависимость тока коллектора (и концентрации носителей заряда) от расстояния между световым пятном и точкой тестирования. Для определения диффузионной длины неосновных носителей заряда строят зависимость экспериментально измеренного тока в цепи коллектора (или концентрации неравновесных носителей) от расстояния между световым пятном и коллекторным контактом. Полученную зависимость сравнивают с аналогичными зависимостями, рассчитанными теоретически для различных значений диффузионной длины. Совпадение одной из теоретических зависимостей с опытной (экспериментальной) позволяет определить длину диффузии носителей заряда.A known method of measuring the length of the diffusion of charge carriers and a device for its implementation (L.P. Pavlov. Methods for measuring the parameters of semiconductor materials. - M .: Higher school, 1987, S. 96-99), adopted as a prototype. The method is implemented as follows. Radiation from the spectral region of the internal photoelectric effect in the semiconductor on the surface of the investigated semiconductor wafers create a light spot of small area. Such light (radiation), absorbed in the surface layer of a semiconductor, generates electron-hole pairs of charge carriers in it that move from the illuminated region through diffusion. At a certain distance from the light spot at another point on the surface of the investigated semiconductor wafer (at the testing point), a point clamp collector contact is established. A voltage is applied to the contact in the opposite direction. The current in the collector circuit is directly proportional to the concentration of minority charge carriers that have moved (diffused) from the light spot to the test point. By changing the distance between the test point and the light spot, an experimental dependence of the collector current (and carrier concentration) on the distance between the light spot and the test point is obtained. To determine the diffusion length of minority charge carriers, the dependence of the experimentally measured current in the collector circuit (or the concentration of nonequilibrium carriers) on the distance between the light spot and the collector contact is built. The obtained dependence is compared with similar dependences calculated theoretically for different values of the diffusion length. The coincidence of one of the theoretical dependences with the experimental (experimental) one allows one to determine the length of diffusion of charge carriers.

Недостатком способа-прототипа является необходимость создания прижимного электрического контакта зонда с поверхностью полупроводника. Это накладывает ограничения на его использование, например, когда исследуемая полупроводниковая пластина покрыта слоем диэлектрика. Кроме того, прижимной контакт механически повреждает пластину и делает невозможным изготовление в области тестирования качественных приборов.The disadvantage of the prototype method is the need to create a clamping electrical contact of the probe with the surface of the semiconductor. This imposes restrictions on its use, for example, when the investigated semiconductor wafer is coated with a dielectric layer. In addition, the pressure contact mechanically damages the plate and makes it impossible to manufacture high-quality instruments in the testing field.

Устройство, реализующее данный способ, содержит: оптическую систему для формирования излучением из области внутреннего фотоэффекта на поверхности исследуемой полупроводниковой пластины пятна малой площади, систему перемещения этого пятна относительно точки тестирования на заданные расстояния и систему измерения концентрации неравновесных носителей заряда в точке тестирования. Система формирования светового пятна может быть реализована классически - источник света (лампа) и объектив. Для повышения точности измерений световое излучение модулируют на заданной частоте. В настоящее время в качестве системы создания светового пятна часто используют полупроводниковый лазер или светодиод, излучение которого модулируют за счет питания. Система перемещения светового пятна на заданное расстояние обычно представляет собой микрометрическую подвижку с линейной или угловой шкалой перемещений, на которую монтируется система формирования светового пятна. Для определения концентрации неравновесных носителей заряда в точке тестирования используется металлический контактор, источник питания и измерительный прибор. В случае использования модулированного светового потока в качестве измерительного прибора обычно используется селективный милливольтметр.A device that implements this method includes: an optical system for generating a small area spot on the surface of the semiconductor wafer under study by radiation from the internal photoelectric effect region, a system for moving this spot relative to the test point at given distances, and a system for measuring the concentration of nonequilibrium charge carriers at the test point. The system for forming a light spot can be implemented classically - a light source (lamp) and a lens. To increase the accuracy of measurements, light radiation is modulated at a given frequency. Currently, a semiconductor laser or LED is often used as a system for creating a light spot, the radiation of which is modulated by power. The system for moving a light spot a predetermined distance is usually a micrometric movement with a linear or angular scale of movements on which the system for generating a light spot is mounted. To determine the concentration of nonequilibrium charge carriers at the test point, a metal contactor, a power source, and a measuring device are used. In the case of using a modulated luminous flux, a selective millivoltmeter is usually used as a measuring device.

Недостатком устройства являются искажения, связанные с ненадежным контактом между контактором и поверхностью полупроводника, приводящие к ошибкам в измерениях. Создание прижимного электрического контакта с поверхностью пластины для контроля ее электрофизических характеристик может вызывать изменение свойств полупроводника, его повреждение или даже разрушение, поэтому для проведения измерений на пластине приходится резервировать специальные площадки. Измерение параметров происходит не в той области пластины, где будет создан прибор, а в соседней. Это приводит как к недостоверности результатов, так и к уменьшению количества приборов, изготавливаемых по планарной технологии на одной пластине, следствием чего является увеличение их себестоимости.The disadvantage of this device is the distortion associated with unreliable contact between the contactor and the surface of the semiconductor, leading to measurement errors. Creating clamped electrical contact with the surface of the wafer to control its electrophysical characteristics can cause a change in the properties of the semiconductor, its damage or even destruction, therefore, to conduct measurements on the wafer, special sites have to be reserved. The measurement of parameters takes place not in the area of the plate where the device will be created, but in the neighboring one. This leads to both the unreliability of the results and to a decrease in the number of devices manufactured according to planar technology on one plate, resulting in an increase in their cost.

Техническим результатом предлагаемого способа является возможность выполнять измерения длины диффузии носителей заряда в полупроводниковых пластинах без установления электрического контакта с образцом, в том числе в пластинах, покрытых слоем прозрачного диэлектрика.The technical result of the proposed method is the ability to measure the diffusion length of charge carriers in semiconductor wafers without establishing electrical contact with the sample, including in plates coated with a transparent dielectric layer.

Технический результат достигается тем, что для проведения измерений без установления электрического контакта с исследуемой пластиной сигнал, пропорциональный неравновесной концентрации носителей в измеряемой области, получают путем пропускания через нее луча инфракрасного излучения с длиной волны из области прозрачности исследуемой полупроводниковой пластины и измерения интенсивности этого луча после прохождения им пластины.The technical result is achieved by the fact that for measurements without establishing electrical contact with the test plate, a signal proportional to the nonequilibrium carrier concentration in the measured region is obtained by transmitting an infrared ray with a wavelength through it from the transparency region of the investigated semiconductor wafer and measuring the intensity of this beam after passing through them plates.

Техническим результатом устройства является расширение возможностей выполнения измерения длины диффузии носителей заряда в полупроводниковых пластинах без установления электрического контакта с образцом, в том числе непосредственно в тех областях, где будут изготовлены приборы, и без изменения свойств пластины, а также в пластинах, покрытых слоем прозрачного диэлектрика.The technical result of the device is to expand the capabilities of measuring the length of the diffusion of charge carriers in semiconductor wafers without establishing electrical contact with the sample, including directly in the areas where the devices will be manufactured, and without changing the properties of the plate, as well as in plates coated with a transparent dielectric layer .

Технический результат достигается тем, что для измерения концентрации неравновесных носителей в точке тестирования используется инфракрасный лазер с длиной волны из области прозрачности полупроводника, фотоэлектрический приемник, регистрирующий излучение этого лазера после прохождения излучением исследуемой пластины, и электроизмерительный прибор, например селективный милливольтметр.The technical result is achieved by the fact that to measure the concentration of nonequilibrium carriers at the test point, an infrared laser with a wavelength from the semiconductor transparency region, a photoelectric detector detecting the radiation of this laser after passing through the radiation of the test plate, and an electric measuring device, for example, a selective millivoltmeter, are used.

Способ и устройство для определения длины диффузии носителей заряда в полупроводниковых пластинках поясняется следующим чертежом:The method and apparatus for determining the diffusion length of charge carriers in semiconductor wafers is illustrated by the following drawing:

фиг. 1 - блок-схема установки, где:FIG. 1 - block diagram of the installation, where:

1 - система формирования светового пятна на поверхности полупроводниковой пластинки;1 - a system for the formation of a light spot on the surface of a semiconductor wafer;

2 - система перемещения светового пятна по поверхности полупроводниковой пластинки;2 - a system for moving a light spot along the surface of a semiconductor wafer;

3 - исследуемая полупроводниковая пластина;3 - test semiconductor wafer;

4 - инфракрасный лазер с длиной волны из области прозрачности исследуемого полупроводника;4 - infrared laser with a wavelength from the transparency region of the investigated semiconductor;

5 - фотоэлектрический приемник, преобразующий излучение инфракрасного лазера в электрический сигнал;5 - photoelectric receiver that converts the radiation of an infrared laser into an electrical signal;

6 - электроизмерительный прибор.6 - electrical measuring device.

Способ осуществляется следующим образом. Излучение из спектральной области внутреннего фотоэффекта в полупроводнике направляют на поверхность исследуемой полупроводниковой пластины и формируют на ее поверхности световое пятно малой площади. В области светового пятна внутри полупроводниковой пластины возникает повышенная концентрация неравновесных носителей заряда. В другой точке образца (в точке тестирования), отстоящей от области генерации неравновесных носителей заряда (т.е. от светового пятна) на заданное расстояние, определяют пропускание пластиной излучения инфракрасного лазера, длина волны которого выбирается из области прозрачности исследуемого полупроводника. Величина полученного сигнала пропорциональна неравновесной концентрации носителей заряда, созданной в точке тестирования. Это объясняется тем, что изменение концентрации носителей заряда приводит к изменению показателя преломления и коэффициента поглощения полупроводника, вследствие чего и происходит изменение пропускания пластинкой луча инфракрасного лазера (А.Б. Федорцов, Ю.В. Чуркин. Раздельное определение времен жизни неравновесных электронов и дырок в полупроводниках интерференционным методом. - М: Наука, журн. "Письма в ЖТФ", 1988, Т. 14, №4, с. 321-324). Проведя измерения интенсивности прошедшего через исследуемую полупроводниковую пластину лазерного излучения при разных расстояниях между световым пятном малой площади и точкой тестирования, строят экспериментальную зависимость величины полученного сигнала от этого расстояния. Используя решение уравнения непрерывности, рассчитывают серию теоретических зависимостей неравновесной концентрации носителей заряда от расстояния между световыми пятнами и точкой тестирования для различных значений длины диффузии. По совпадению опытной зависимости с одной из теоретических, при их сравнении, определяют диффузионную длину носителей заряда.The method is as follows. Radiation from the spectral region of the internal photoelectric effect in the semiconductor is directed to the surface of the investigated semiconductor wafer and a small spot of light is formed on its surface. In the region of the light spot inside the semiconductor wafer, an increased concentration of nonequilibrium charge carriers occurs. At another point in the sample (at the testing point), which is separated from the generation region of nonequilibrium charge carriers (i.e., from the light spot) by a predetermined distance, the transmission of the infrared laser radiation by the plate, the wavelength of which is selected from the transparency region of the investigated semiconductor, is determined. The value of the received signal is proportional to the nonequilibrium concentration of charge carriers created at the test point. This is explained by the fact that a change in the concentration of charge carriers leads to a change in the refractive index and absorption coefficient of the semiconductor, which results in a change in the transmittance of the infrared laser beam by the plate (A.B. Fedortsov, Yu.V. Churkin. Separate determination of the lifetimes of nonequilibrium electrons and holes in semiconductors by the interference method. - M: Science, journal. "Letters to the ZhTF", 1988, T. 14, No. 4, pp. 321-324). By measuring the intensity of the laser radiation transmitted through the semiconductor wafer under study at different distances between a small spot of light and a testing point, we construct the experimental dependence of the received signal on this distance. Using the solution of the continuity equation, a series of theoretical dependences of the nonequilibrium concentration of charge carriers on the distance between the light spots and the test point are calculated for various values of the diffusion length. By coincidence of the experimental dependence with one of the theoretical ones, when comparing them, the diffusion length of the charge carriers is determined.

Устройство включает в себя: систему формирования излучением из спектрального диапазона внутреннего эффекта в исследуемом полупроводнике светового пятна малой площади на поверхности пластины 1, систему перемещения этого пятна на заданные расстояния 2 по поверхности пластины 3. Для измерения концентрации неравновесных носителей заряда в точке тестирования используется инфракрасный лазер с длиной волны из области прозрачности исследуемого полупроводника 4, фотоэлектрический приемник инфракрасного лазерного излучения 5 и электроизмерительный прибор 6.The device includes: a system for generating radiation from the spectral range of the internal effect in the studied semiconductor of a small spot of a light spot on the surface of the plate 1, a system for moving this spot at a given distance 2 on the surface of the plate 3. An infrared laser is used to measure the concentration of nonequilibrium charge carriers at the test point with a wavelength from the transparency region of the investigated semiconductor 4, a photoelectric receiver of infrared laser radiation 5 and electrical measurements device 6.

Устройство работает следующим образом. Система 1 создает световое пятно малой площади, которое с помощью системы 2 может перемещаться на заданные расстояния по поверхности исследуемой полупроводниковой пластины 3. За счет диффузии неравновесные носители заряда, возникшие в области светового пятна, достигают точки тестирования полупроводниковой пластины 3. Для того чтобы измерения концентрации неравновесных носителей заряда выполнить бесконтактно, не разрушая исследуемый образец, через пластину 3 в точке тестирования пропускают луч длинноволнового инфракрасного лазера 4. Интенсивность прошедшего через пластинку лазерного излучения измеряют фотоэлектрическим приемником 5 и измерительным прибором 6. С помощью системы 2 последовательно устанавливают световое пятно на разных расстояниях от точки тестирования на поверхности пластины 3. При каждом положении светового пятна измеряют концентрацию неравновесных носителей заряда с помощью указанных выше приборов. По результатам измерений стоят опытную зависимость измеренного сигнала от расстояния между световым пятном и точкой тестирования.The device operates as follows. System 1 creates a small spot of light that can be used to move a given distance along the surface of the studied semiconductor wafer 3 using system 2. Due to diffusion, nonequilibrium charge carriers arising in the light spot region reach the test point of the semiconductor wafer 3. In order to measure the concentration carry out nonequilibrium charge carriers without contact, without destroying the test sample, a beam of a long-wave infrared laser 4 is passed through the plate 3 at the test point The intensity of the laser radiation transmitted through the plate is measured by a photoelectric detector 5 and a measuring device 6. Using the system 2, a light spot is successively installed at different distances from the test point on the surface of the plate 3. At each position of the light spot, the concentration of nonequilibrium charge carriers is measured using the above instruments. According to the measurement results are the experimental dependence of the measured signal on the distance between the light spot and the test point.

Определение диффузионной длины производится по алгоритму, аналогичному тому, который используется в устройстве-прототипе, т.е. сравнением полученной опытной зависимости с аналогичными зависимостями, рассчитанными теоретически для разных длин диффузии носителей заряда.The diffusion length is determined according to an algorithm similar to that used in the prototype device, i.e. comparing the obtained experimental dependence with similar dependences calculated theoretically for different diffusion lengths of charge carriers.

Claims (2)

1. Способ измерения диффузионной длины носителей заряда в полупроводниковых пластинах, включающий измерение сигнала, пропорционального неравновесной концентрации носителей заряда, возникающей в точке тестирования полупроводниковой пластины вследствие их диффузии из областей генерации, создаваемых на различных расстояниях от точки тестирования за счет формирования в этих областях световых пятен малой площади излучением из спектрального диапазона внутреннего фотоэффекта в полупроводнике, построение опытной зависимости амплитуды измеренного сигнала от расстояния между световым пятном и точкой тестирования, сравнение опытной зависимости с аналогичными зависимостями, рассчитанными теоретически, отличающийся тем, что для проведения измерений без установления электрического контакта с исследуемой пластиной сигнал, пропорциональный неравновесной концентрации носителей заряда в точке тестирования, получают путем пропускания через пластинку инфракрасного излучения с длиной волны из области прозрачности исследуемого полупроводника и измерения интенсивности прошедшего через пластину излучения.1. A method of measuring the diffusion length of charge carriers in semiconductor wafers, comprising measuring a signal proportional to the nonequilibrium concentration of charge carriers arising at the test point of the semiconductor wafer due to their diffusion from the generation areas created at different distances from the test point due to the formation of light spots in these areas small area radiation from the spectral range of the internal photoelectric effect in a semiconductor, the construction of the experimental dependence of the amplitude and measured signal from the distance between the light spot and the test point, comparison of the experimental dependence with similar dependencies calculated theoretically, characterized in that for measurements without establishing electrical contact with the test plate, a signal proportional to the nonequilibrium concentration of charge carriers at the test point is obtained by passing through a plate of infrared radiation with a wavelength from the transparency region of the investigated semiconductor and measuring the intensity of coming through the radiation plate. 2. Устройство для измерения длины диффузии носителей заряда в полупроводниковых пластинах, включающее систему формирования на поверхности исследуемой полупроводниковой пластины излучением из спектрального диапазона внутреннего эффекта в полупроводнике светового пятна малой площади, систему перемещения этого пятна на заданные расстояния по поверхности пластины и приборы для измерения концентрации неравновесных носителей заряда в точке тестирования, удаленной от светового пятна, отличающееся тем, что устройство содержит инфракрасный лазер с длиной волны из области прозрачности исследуемого полупроводника и фотоэлектрический приемник, преобразующий излучение этого лазера в электрический сигнал после прохождения излучением исследуемой полупроводниковой пластины. 2. A device for measuring the diffusion length of charge carriers in semiconductor wafers, including a system for generating a small area light spot on the surface of a semiconductor wafer by radiation from the spectral range of the internal effect in a semiconductor, a system for moving this spot over predetermined distances along the wafer surface and instruments for measuring the concentration of nonequilibrium charge carriers at the test point remote from the light spot, characterized in that the device contains infrared a laser with a wavelength from the transparency region of the investigated semiconductor and a photoelectric detector that converts the radiation of this laser into an electrical signal after the radiation passes through the studied semiconductor wafer.
RU2015104214/28A 2015-02-09 2015-02-09 Method and device for determining diffusion length of charge carriers in semiconductor plates RU2578731C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015104214/28A RU2578731C1 (en) 2015-02-09 2015-02-09 Method and device for determining diffusion length of charge carriers in semiconductor plates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015104214/28A RU2578731C1 (en) 2015-02-09 2015-02-09 Method and device for determining diffusion length of charge carriers in semiconductor plates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2578731C1 true RU2578731C1 (en) 2016-03-27

Family

ID=55656814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015104214/28A RU2578731C1 (en) 2015-02-09 2015-02-09 Method and device for determining diffusion length of charge carriers in semiconductor plates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2578731C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5025145A (en) * 1988-08-23 1991-06-18 Lagowski Jacek J Method and apparatus for determining the minority carrier diffusion length from linear constant photon flux photovoltage measurements
SU1711272A1 (en) * 1989-07-17 1992-02-07 Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе Method of determination of diffusion length of electrons in semiconductors with p-type conductivity
US6512384B1 (en) * 2000-06-29 2003-01-28 Semiconductor Diagnostics, Inc. Method for fast and accurate determination of the minority carrier diffusion length from simultaneously measured surface photovoltages
PL389086A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-28 Instytut Technologii Elektronowej Method for measuring the diffusion paths of minority carriers in multicrystalline silicon
RU2501116C1 (en) * 2012-06-13 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) Method of measuring diffusion length of minority charge carriers in semiconductors and test structure for implementation thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5025145A (en) * 1988-08-23 1991-06-18 Lagowski Jacek J Method and apparatus for determining the minority carrier diffusion length from linear constant photon flux photovoltage measurements
SU1711272A1 (en) * 1989-07-17 1992-02-07 Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе Method of determination of diffusion length of electrons in semiconductors with p-type conductivity
US6512384B1 (en) * 2000-06-29 2003-01-28 Semiconductor Diagnostics, Inc. Method for fast and accurate determination of the minority carrier diffusion length from simultaneously measured surface photovoltages
PL389086A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-28 Instytut Technologii Elektronowej Method for measuring the diffusion paths of minority carriers in multicrystalline silicon
RU2501116C1 (en) * 2012-06-13 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) Method of measuring diffusion length of minority charge carriers in semiconductors and test structure for implementation thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Л.П. Павлов. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов. - М.: Высшая школа, 1987, с. 96-99. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101939406B1 (en) Non-contact measurement of the dopant content of semiconductor layers
CN101782432B (en) Universal photoelectric test system for tera-hertz spectra
KR101328836B1 (en) Electrically-modulatable extended light source and a measurement device for characterising a semiconductor including one such source
US4581578A (en) Apparatus for measuring carrier lifetimes of a semiconductor wafer
US7642772B1 (en) Non-contact method and apparatus for measurement of leakage current of p-n junctions in IC product wafers
KR102141228B1 (en) Method and apparatus for measuring physical quantity of a thin layer using terahertz spectroscopy
JP2015049096A (en) Polarization sensitivity terahertz wave detector
US9923339B2 (en) Tunable amplified spontaneous emission (ASE) laser
JP4403272B2 (en) Spectroscopic measurement method and spectroscopic measurement apparatus
CN107063432A (en) It is a kind of while measuring the optical means and device of ultrasonic wave direction, the sound intensity and frequency
RU2578731C1 (en) Method and device for determining diffusion length of charge carriers in semiconductor plates
CN204008076U (en) A kind of optical system general performance test
US9614346B2 (en) Organic laser for measurement
US20140375985A1 (en) Optical angle measurement
US10731973B2 (en) Apparatus for automatically and quickly detecting two-dimensional morphology for wafer substrate in real time
KR101984118B1 (en) Terahertz wave hand-held module and manufacturing method thereof
US9772276B2 (en) Detection device and production method for same
JPWO2016132991A1 (en) Refractive index measuring device
KR20170062953A (en) Multi-channel terahertz time domain spectroscopy system
De Maria et al. Innovative optical systems and sensors for on line monitoring of high voltage overhead lines and power components
CN106124068B (en) The precisely device of detection visible light space phase
KR101324430B1 (en) Noncontact Resistance Measurement Apparatus and Method using Straight Light Source
CN104808447B (en) A kind of vertical position measurement device
JP2024081200A (en) Measuring apparatus and inspection device
RU171813U1 (en) Device for detecting molecular impurities in the atmosphere by vibrational-rotational spectra

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200210