RU2606200C1 - Diagnostic technique for electric microheterogeneitiesin semiconductor heterostructures, based on ingan/gan - Google Patents

Diagnostic technique for electric microheterogeneitiesin semiconductor heterostructures, based on ingan/gan Download PDF

Info

Publication number
RU2606200C1
RU2606200C1 RU2015141417A RU2015141417A RU2606200C1 RU 2606200 C1 RU2606200 C1 RU 2606200C1 RU 2015141417 A RU2015141417 A RU 2015141417A RU 2015141417 A RU2015141417 A RU 2015141417A RU 2606200 C1 RU2606200 C1 RU 2606200C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heterostructure
electric
electron beam
electrical
gan
Prior art date
Application number
RU2015141417A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Олешко
Светлана Геннадьевна Горина
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2015141417A priority Critical patent/RU2606200C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2606200C1 publication Critical patent/RU2606200C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26Testing of individual semiconductor devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: electronics.
SUBSTANCE: invention relates to microelectronics and can be used for imaging electric microheterogeneities of technological origin: dislocations, pores, precipitates, etc. in semiconductor heterostructures with arbitrary design of active region, grown on Al2O3 substrates. Method of diagnostics of electric microheterogeneities in semiconductor heterostructures, based on InGaN/GaN substrate Al2O3 together with heterostructure and surface of earthed aluminium foil is irradiated by electron beam with energy density from 0.1 to 0.8 J/cm2 and rate of increase of electric field intensity in heterostructure is no lower than 5⋅1013 V/cm⋅s. Limit power density is determined, above which electric discharges and related microdestruction arise in heterostructure. Microdestructions are recorded using optical microscope after multi-pulse radiation dose of not less than 6⋅10-6 Kl/cm2. Size and spatial distribution of electric microheterogeneities are visually indicated in heterostructure.
EFFECT: method enables diagnosing in atmospheric air without using complex and expensive equipment on substrates with arbitrary design of active region.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и может быть использовано для визуализации пространственного распределения электрических микронеоднородностей технологического происхождения: дислокаций, пор, преципитатов и т.д. в полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктурах на основе InGaN/GaN, выращенных на подложках Al2O3.The invention relates to semiconductor microelectronics and can be used to visualize the spatial distribution of electrical microinhomogeneities of technological origin: dislocations, pores, precipitates, etc. in semiconductor epitaxial heterostructures based on InGaN / GaN grown on Al 2 O 3 substrates.

Известен способ диагностики полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур [1. RU 2498277 С1, МПК G01N 23/02 (2006.01), H01L 21/66 (2006.01), опубл. 10.11.2013], включающий сканирование образца в условиях брэгговского отражения в пошаговом режиме, производимом путем изменения угла падения рентгеновского луча, использование рентгеновской однокристальной дифрактометрии с немонохроматическим, квазипараллельным пучком рентгеновских лучей и позиционно-чувствительным детектором. Рентгеновскую трубку и детектор устанавливают относительно углового положения характеристического пика от одной из систем кристаллографических плоскостей гетероструктуры на угол

Figure 00000001
По отклонению положения интерференционного пика тормозного излучения на шкале детектора от угла падения рентгеновского луча определяют погрешность положения образца. С учетом полученной погрешности независимым перемещением устанавливают трубку в положение
Figure 00000002
при котором ось симметрии между трубкой и детектором перпендикулярна к выбранной системе кристаллографических плоскостей. При таком положении трубки проводят пошаговое сканирование в диапазоне углов, характеризующих выбранную систему кристаллографических плоскостей. Независимым перемещением устанавливают трубку на угол
Figure 00000003
выводя максимум тормозного пика за границы характеристического пика. Затем проводят пошаговое сканирование всех слоев гетероструктуры, оставляя неизменным угловое положение характеристического пика от системы кристаллографических плоскостей путем перемещения шкалы детектора, и определяют угловые положения пиков от всех слоев гетероструктуры.A known method for the diagnosis of semiconductor epitaxial heterostructures [1. RU 2498277 C1, IPC G01N 23/02 (2006.01), H01L 21/66 (2006.01), publ. November 10, 2013], including scanning a sample under conditions of Bragg reflection in a step-by-step mode produced by changing the angle of incidence of the X-ray beam, using X-ray single-crystal diffractometry with a non-monochromatic, quasi-parallel X-ray beam and a position-sensitive detector. The x-ray tube and detector are set relative to the angular position of the characteristic peak from one of the systems of crystallographic planes of the heterostructure at an angle
Figure 00000001
The deviation of the position of the interference peak of bremsstrahlung on the detector scale from the angle of incidence of the x-ray beam determines the error in the position of the sample. Taking into account the obtained error, the tube is set to position by independent movement
Figure 00000002
in which the axis of symmetry between the tube and the detector is perpendicular to the selected system of crystallographic planes. With this position of the tube, step-by-step scanning is carried out in the range of angles characterizing the selected system of crystallographic planes. Independently move the tube at an angle
Figure 00000003
bringing the maximum of the braking peak beyond the boundaries of the characteristic peak. Then, step-by-step scanning of all layers of the heterostructure is carried out, leaving the angular position of the characteristic peak from the system of crystallographic planes unchanged by moving the detector scale, and determining the angular positions of the peaks from all layers of the heterostructure.

Недостатком этого способа является невозможность определения, в каких дефектных областях произойдет наибольшая локализация электрического тока. Это особенно важно при анализе гетероструктур, предназначенных для изготовления полупроводниковых приборов.The disadvantage of this method is the inability to determine in which defective areas the greatest localization of the electric current will occur. This is especially important when analyzing heterostructures intended for the manufacture of semiconductor devices.

Известен способ выявления микродефектов, вызывающих каналы токовой утечки в излучающих кристаллах InGaN/GaN мощных светодиодов [2. Закгейм А.Л., Курышев Г.Л., Мизеров М.Н. и др. Исследование тепловых процессов в мощных InGaN/GaN флип-чип светодиодах с использованием инфракрасной тепловизионной микроскопии // ФТП. 2010. Т.44, №3. С. 390-396], включающий пропускание электрического тока через светодиоды и измерение температурных полей, возникающих в светодиодах в результате саморазогрева, с помощью инфракрасного микроскопа УТК-1 с разрешением единицы микрометров, в котором тепловое излучение регистрируется InAs прибором с зарядовой инжекцией - фотоприемной матрицей с количеством элементов 128×128 (шаг элементов 50 мкм) и областью спектральной чувствительности 2,5-3,1 мкм. Поле зрения микроскопа составляет 400×400 мкм (~3 мкм на элемент). Полученная карта распределения инфракрасного излучения соответствует распределению плотности тока, т.к. температура в определенной точке гетероструктуры прямо пропорциональна плотности тока при доминировании безызлучательной рекомбинации при тепловыделении. Каналы токовой утечки (области расположения электрических микронеоднородностей) на инфракрасных цифровых фотографиях проявляются в виде темных пятен.A known method for detecting microdefects that cause channels of current leakage in the emitting crystals InGaN / GaN high-power LEDs [2. Zakheim A.L., Kuryshev G.L., Mizerov M.N. et al. Investigation of thermal processes in high-power InGaN / GaN flip-chip LEDs using infrared thermal imaging microscopy // FTP. 2010. V. 44, No. 3. P. 390-396], including the transmission of electric current through the LEDs and the measurement of temperature fields arising in the LEDs as a result of self-heating, using a UTK-1 infrared microscope with a resolution of a unit of micrometers, in which thermal radiation is recorded by an InAs device with a charge-injection photodetector array with the number of elements 128 × 128 (element pitch 50 μm) and a spectral sensitivity range of 2.5-3.1 μm. The field of view of the microscope is 400 × 400 μm (~ 3 μm per element). The resulting distribution map of infrared radiation corresponds to the distribution of current density, because the temperature at a certain point in the heterostructure is directly proportional to the current density with the dominance of nonradiative recombination during heat release. Current leakage channels (areas of electrical microinhomogeneities) in infrared digital photographs appear as dark spots.

Основным недостатком этого способа является невозможность исследования гетероструктур до нарезки на чипы и их сборки в светодиод. Кроме того, необходимость наработки светодиода в течение нескольких сотен часов приводит к большой длительности процесса диагностики.The main disadvantage of this method is the impossibility of studying heterostructures before cutting into chips and assembling them into an LED. In addition, the need to produce an LED for several hundred hours leads to a long duration of the diagnostic process.

Известен способ выявления каналов повышенного транспорта неосновных носителей заряда в активной области полупроводниковых гетероструктур на основе InGaN/GaN [3. Якимов Е.Б. Характеризация GaN и структур на его основе методами растровой электронной микроскопии // Ученые записки физического факультета. 2014. Т. 2, 142501. С. 1-5], выбранный в качестве прототипа, включающий напыление барьеров Шоттки Ni/Au на поверхность образца, сканирование гетероструктуры электронным пучком в вакууме при комнатной температуре с током ~10-10А в растровом электронном микроскопе Jeol-840A с усилителем тока Keithley 428, и измерение пространственного распределения наведенных электрических токов в гетероструктуре. По полученному распределению наведенного тока, собранного в каждой точке сканирования, судят о локальных электрических характеристиках гетероструктуры, выявляют области расположения каналов повышенного транспорта неосновных носителей заряда и протяженных дефектов в гетероструктурах.A known method for identifying channels of increased transport of minority charge carriers in the active region of semiconductor heterostructures based on InGaN / GaN [3. Yakimov E.B. Characterization of GaN and structures based on it by scanning electron microscopy // Scientific notes of the Faculty of Physics. 2014. T. 2, 142501. S. 1-5], selected as a prototype, including the deposition of Schottky barriers Ni / Au on the surface of the sample, scanning the heterostructure by an electron beam in vacuum at room temperature with a current of ~ 10 -10 A in a raster electron a Jeol-840A microscope with a Keithley 428 current amplifier, and measuring the spatial distribution of induced electric currents in a heterostructure. Based on the obtained distribution of the induced current collected at each scanning point, the local electrical characteristics of the heterostructure are judged, and the areas of the increased transport channels of minority charge carriers and extended defects in the heterostructures are identified.

В режиме наведенного тока структурные дефекты в слоях гетероструктуры с небольшим количеством InGaN/GaN-квантовых ям (<5) проявляются в виде темных точек из-за локального повышения скорости рекомбинации в дефектных областях.In the induced current mode, structural defects in heterostructure layers with a small amount of InGaN / GaN quantum wells (<5) appear as dark dots due to a local increase in the recombination rate in defective regions.

Для структур с большим количеством квантовых ям (≥5) темные точки, связанные с дефектами практически не выявляются и на фоне крупномасштабной неоднородности скорости рекомбинации проявляются два типа дефектов, дающих светлый контраст в режиме наведенного тока.For structures with a large number of quantum wells (≥5), dark points associated with defects are practically not detected, and against the background of a large-scale inhomogeneity of the recombination rate, two types of defects appear, giving a bright contrast in the induced current mode.

Маленькие (0,1-0,2 мкм) светлые точки связаны с дислокациями, большие светлые области на изображениях связаны со скоплениями дислокаций и/или с микропайпами.Small (0.1-0.2 μm) light points are associated with dislocations, large light areas in the images are associated with clusters of dislocations and / or with micropipes.

К основным достоинствам данного способа относятся:The main advantages of this method include:

1. Возможность диагностики гетероструктур до этапа нарезки пластины на чипы и сборки их в светоизлучающий прибор.1. The ability to diagnose heterostructures to the stage of cutting the plate into chips and assembling them into a light-emitting device.

2. Возможность визуализировать каналы повышенного транспорта носителей заряда в активной области гетероструктур на основе InGaN/GaN.2. The ability to visualize channels of increased transport of charge carriers in the active region of InGaN / GaN-based heterostructures.

К основным недостаткам данного способа относятся:The main disadvantages of this method include:

1. Существенное влияние дизайна активной области гетероструктуры на зависимость наведенного тока от первичной энергии электронов и на изображение протяженных дефектов из-за эффективного захвата неравновесных носителей заряда квантовыми ямами.1. A significant effect of the design of the active region of the heterostructure on the dependence of the induced current on the primary electron energy and on the image of extended defects due to the effective capture of nonequilibrium charge carriers by quantum wells.

2. Невозможность определения дефектных областей, в которых произойдет наибольшая локализация электрического тока.2. The inability to identify defective areas in which the greatest localization of electric current occurs.

3. Необходимость использования вакуумной системы и другого сложного и дорогостоящего оборудования.3. The need to use a vacuum system and other complex and expensive equipment.

4. Необходимость предварительной подготовки исследуемых образцов (напыление барьеров Шоттки), трудоемкость и длительность процесса диагностики.4. The need for preliminary preparation of the studied samples (spraying Schottky barriers), the complexity and duration of the diagnostic process.

Задача предлагаемого изобретения - диагностика электрических микронеоднородностей в полупроводниковых гетероструктурах на основе InGaN/GaN, выращенных на подложках Al2O3, с произвольным дизайном активной области.The objective of the invention is the diagnosis of electrical microinhomogeneities in semiconductor heterostructures based on InGaN / GaN grown on Al 2 O 3 substrates with an arbitrary design of the active region.

Способ диагностики электрических микронеоднородностей в полупроводниковых гетероструктурах на основе InGaN/GaN, выращенных на подложках Al2O3, заключается в облучении гетероструктуры электронным пучком, которое приводит к визуализации пространственного распределения электрических микронеоднородностей. Подложку Al2O3 вместе с гетероструктурой и нанесенной на ее поверхность заземленной алюминиевой фольгой облучают в атмосферном воздухе электронным пучком с плотностью энергии от 0,1 до 0,8 Дж/см2 и скоростью нарастания напряженности электрического поля в гетероструктуре не ниже 5⋅1013 В/см⋅с. Определяют пороговую плотность энергии, выше которой в гетероструктуре возникают электрические разряды и связанные с ними микроразрушения. Микроразрушения регистрируют с помощью оптического микроскопа после многоимпульсного облучения дозой не менее 6⋅10-3 Кл/см2. Визуально судят о размерах и пространственном распределении электрических микронеоднородностей в гетероструктуре.A method for diagnosing electrical microinhomogeneities in semiconductor heterostructures based on InGaN / GaN grown on Al 2 O 3 substrates involves irradiating the heterostructure with an electron beam, which leads to visualization of the spatial distribution of electrical microinhomogeneities. The Al 2 O 3 substrate, together with the heterostructure and the grounded aluminum foil deposited on its surface, is irradiated in atmospheric air by an electron beam with an energy density of 0.1 to 0.8 J / cm 2 and an increase in the electric field strength in the heterostructure of at least 5⋅10 13 V / cm⋅s. The threshold energy density is determined above which electric discharges and related micro-fractures occur in the heterostructure. Microfracture recorded with an optical microscope after multi-pulse irradiation dose of not less 6⋅10 -3 C / cm 2. Visually judge the size and spatial distribution of electrical microinhomogeneities in the heterostructure.

В основе предлагаемого способа диагностики электрических микронеоднородностей в полупроводниковых гетероструктурах лежит явление электрического пробоя твердых тел под действием сильноточных электронных пучков наносекундной длительности, эффект накопления микроразрушений при многоимпульсном облучении [4. Олешко В.И., Штанько В.Ф. Механизм разрушения высокоомных материалов под действием мощных электронных пучков наносекундной длительности // ФТТ. 1987. Т. 29, №2. С. 320-324] и известное свойство твердых тел - снижение электрической прочности при наличии в них структурных дефектов [5. Грехов И.В., Сережкин Ю.Н.. Лавинный пробой p-n-перехода в полупроводниках. Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. С. 84-90]. Увеличение плотности энергии электронного пучка выше порогового значения Рп, (или плотности тока jп при постоянной энергии и длительности импульса тока) приводит к росту напряженности внутреннего электрического поля в облучаемом объекте и инициированию электрического пробоя в области торможения электронного пучка. В отличие от слаботочных электронных пучков, имеющих плотность тока j от 10-10 до 10-5 А/см2, сильноточные (J≥10 А/см2) позволяют инициировать электрический пробой не только в материалах, накапливающих инжектированный отрицательный объемный заряд, в так называемых катодоэлектретах, но и в высокоомных материалах различных классов -ионных кристаллах, полупроводниках группы А2В6 и полимерах. Это связано с тем, что радиационно-импульсная проводимость твердых тел зависит от мощности источника ионизирующего излучения не линейно, а более слабо. При этом энергия сильноточных электронных пучков, в отличие от слаботочных, выделяется в высокоомных материалах по двум основным каналам. Часть энергии выделяется гомогенно в результате ионизации среды высокоэнергетическими электронами (ионизационные потери), а часть преобразуется в энергию электрического поля отрицательного объемного заряда и выделяется локально в областях расположения электрических микронеоднородностей, что приводит к разогреву и разрушению облучаемого образца [6. В.И. Олешко. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.ф.-м.н. «Пороговые процессы в твердых телах при взаимодействии с сильноточными электронными пучками». Специальность 01.04.07. 2009 г. С.11]. В тонкопленочных полупроводниковых гетероструктурах, выращенных на подложках Al2O3, толщина которых превышает глубину пробега электронного пучка, развиваются такие же процессы, о чем свидетельствуют экспериментальные данные: близкие значения порогов электронно-пучкового разрушения макрокристаллов и тонкопленочных полупроводниковых гетероструктур в режиме многоимпульсного облучения, локальный характер микроразрушений и эффект накопления микроразрушений с увеличением дозы облучения.The basis of the proposed method for the diagnosis of electrical microinhomogeneities in semiconductor heterostructures is the phenomenon of electrical breakdown of solids under the influence of high-current electron beams of nanosecond duration, the effect of the accumulation of microdestructions during multipulse irradiation [4. Oleshko V.I., Shtanko V.F. The mechanism of destruction of high-resistance materials under the influence of powerful electron beams of nanosecond duration // FTT. 1987.Vol. 29, No. 2. P. 320-324] and the well-known property of solids is a decrease in electric strength in the presence of structural defects in them [5. Grekhov IV, Serezhkin Yu.N. Avalanche breakdown of the pn junction in semiconductors. L .: Energy. Leningra. Department, 1980. S. 84-90]. An increase in the electron beam energy density above the threshold value P n (or current density j p at constant energy and current pulse duration) leads to an increase in the internal electric field strength in the irradiated object and the initiation of electric breakdown in the region of electron beam deceleration. In contrast to low-current electron beams having a current density j from 10 -10 to 10 -5 A / cm 2 , high-current (J≥10 A / cm 2 ) allow initiating an electrical breakdown not only in materials that accumulate the injected negative space charge, in the so-called cathodoelectrets, but also in high-resistance materials of various classes — ion crystals, semiconductors of group A 2 B 6 and polymers. This is due to the fact that the radiation-pulse conductivity of solids does not depend linearly, but more weakly, on the power of the ionizing radiation source. In this case, the energy of high-current electron beams, in contrast to low-current ones, is released in high-resistance materials through two main channels. Part of the energy is released homogeneously as a result of ionization of the medium by high-energy electrons (ionization losses), and part is converted into the energy of the electric field of a negative space charge and is released locally in the regions of electrical microinhomogeneities, which leads to heating and destruction of the irradiated sample [6. IN AND. Oleshko. Abstract of dissertation for the degree of Doctor of Philosophy "Threshold processes in solids in the interaction with high-current electron beams." Specialty 04/01/07. 2009, S. 11]. In thin-film semiconductor heterostructures grown on Al 2 O 3 substrates, the thickness of which exceeds the mean free path of the electron beam, the same processes develop, as evidenced by experimental data: close thresholds of electron-beam destruction of macrocrystals and thin-film semiconductor heterostructures in the multi-pulse irradiation mode, local the nature of microdestruction and the effect of the accumulation of microdestruction with increasing radiation dose.

Минимальный порог по плотности энергии электронного пучка 0,1 Дж/см2 определяется минимальной скоростью нарастания напряженности электрического поля в полупроводниковой гетероструктуре на основе InGaN/GaN, при которой развивается электрический пробой и формируются связанные с ним локальные микроразрушения.The minimum threshold for the electron beam energy density of 0.1 J / cm 2 is determined by the minimum rate of increase of the electric field strength in the InGaN / GaN semiconductor heterostructure, at which an electrical breakdown develops and local micro-fractures associated with it are formed.

Максимальный порог по плотности энергии электронного пучка 0,8 Дж/см2 обусловлен разрушением образца динамическими напряжениями (термоудар), проявляется в виде трещин и не связан с электрическим пробоем образца.The maximum threshold in the energy density of the electron beam of 0.8 J / cm 2 due to the destruction of the sample by dynamic stresses (thermal shock), manifests itself in the form of cracks and is not associated with electrical breakdown of the sample.

Порог по дозе облучения 6⋅10-5 Кл/см2 связан с эффектом накопления микроразрушений и обусловлен минимальной дозой облучения, при которой визуализируются все электрические микронеоднородности, присутствующие в зоне облучения полупроводниковой гетероструктуры. С увеличением дозы облучения выше пороговой наблюдается незначительное увеличение размеров, имеющихся микроразрушений.The exposure dose threshold of 6⋅10 -5 C / cm 2 is associated with the effect of the accumulation of microdestructions and is due to the minimum radiation dose at which all electrical microinhomogeneities present in the irradiation zone of the semiconductor heterostructure are visualized. With an increase in the radiation dose above the threshold, a slight increase in the size of the existing microdestruction is observed.

Перечень иллюстраций:List of illustrations:

Фиг. 1. Схема реализации способа диагностики.FIG. 1. The implementation scheme of the diagnostic method.

Фиг. 2. Фотографии пространственного распределения микроразрушений, соответствующих местам локализации электрических микронеоднородностей в гетероструктуре образца ГС-1.FIG. 2. Photographs of the spatial distribution of microdestructions corresponding to localization sites of electrical microinhomogeneities in the heterostructure of GS-1 sample.

Фиг. 3. Фотографии пространственного распределения микроразрушений, соответствующих местам локализации электрических микронеоднородностей в гетероструктуре образца ГС-2.FIG. 3. Photographs of the spatial distribution of microdestructions corresponding to localization sites of electrical microinhomogeneities in the heterostructure of the GS-2 sample.

Фиг. 4. Фотографии пространственного распределения микроразрушений, соответствующих местам локализации электрических микронеоднородностей в гетероструктуре образца ГС-3.FIG. 4. Photographs of the spatial distribution of microdestructions corresponding to localization sites of electrical microinhomogeneities in the heterostructure of the GS-3 sample.

ПримерExample

На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа диагностики, включающая ускоритель электронов 1, диафрагму 2 с переменным диаметром отверстия, алюминиевую фольгу 3, электронный пучок 4, диафрагму 5, устанавливаемую в паз металлического столика 6, алюминиевую фольгу 7, нанесенную на гетероструктуру 8, выращенную на подложке Al2O3 9, оптический микроскоп 10 с микронным разрешением. На фиг. 1 также показана глубина пробега электронов Re в образце и область, в которой формируется отрицательный объемный заряд 11.In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the proposed diagnostic method, including an electron accelerator 1, aperture 2 with a variable diameter of the hole, aluminum foil 3, an electron beam 4, aperture 5 mounted in the groove of the metal table 6, aluminum foil 7 deposited on a heterostructure 8 grown on a substrate Al 2 O 3 9, optical microscope 10 with micron resolution. In FIG. 1 also shows the electron mean free path R e in the sample and the region in which a negative space charge 11 is formed.

Ускоритель электронов 1 представляет собой сильноточный импульсный ускоритель конструкции Г.А. Месяца и Б.М. Ковальчука [7. Ковальчук Б.М., Месяц Г.А., Семин Б.М., Шпак В.Г. Сильноточный наносекундный ускоритель для исследования быстропротекающих процессов // Приборы и техника эксперимента. 1981. №4. С. 15-18] с длительностью импульса тока 15 не, средней энергией электронов в пучке 250 кэВ и максимальным током в импульсе 3 кА.The electron accelerator 1 is a high-current pulse accelerator design G.A. Mesyatsa and B.M. Kovalchuk [7. Kovalchuk B.M., Mesyats G.A., Semin B.M., Shpak V.G. A high-current nanosecond accelerator for studying fast processes // Instruments and experimental technique. 1981. No. 4. P. 15-18] with a current pulse duration of 15 ns, an average electron energy in the beam of 250 keV and a maximum pulse current of 3 kA.

Диафрагму 2 с переменным диаметром отверстия, устанавливаемую за анодом вакуумного диода ускорителя электронов 1, используют для дискретного варьирования плотности энергии электронного пучка 4 на поверхности гетероструктуры 8. Отверстия диафрагмы 2 обозначают от Д1 до Д15, они соответствуют плотностям энергии электронного пучка 4 от 0,1 до 0,8 Дж/см2 с шагом 0,05 Дж/см2. Плотность энергии электронного пучка 4 в месте потенциального расположения гетероструктуры 8 измеряют радиационно-химическим способом [8. Сериков Л.В., Юрмазова Т.А., Шиян Л.Н. Способ дозиметрии ионизирующего излучения /а.с.No 1544030. 1989].The diaphragm 2 with a variable diameter of the hole, installed behind the anode of the vacuum diode of the electron accelerator 1, is used to discretely vary the energy density of the electron beam 4 on the surface of the heterostructure 8. The holes of the diaphragm 2 are designated from D1 to D15, they correspond to the energy densities of the electron beam 4 from 0.1 up to 0.8 J / cm 2 in increments of 0.05 J / cm 2 . The energy density of the electron beam 4 at the potential location of the heterostructure 8 is measured by the radiation-chemical method [8. Serikov L.V., Yurmazova T.A., Shiyan L.N. The method of dosimetry of ionizing radiation / a.s.No 1544030. 1989].

В качестве алюминиевой фольги 3 и алюминиевой фольги 7 используют алюминиевый скотч толщиной 15-20 мкм. Алюминиевая фольга 3 предотвращает проникновение воздуха в вакуумный диод ускорителя электронов 1. Алюминиевая фольга 7 обеспечивает однородность электрического поля в зоне торможения электронного пучка в образце. Алюминиевая фольга 7 заземлена, т.к. соприкасается с металлическим столиком 6, размещенным на заземленном корпусе ускорителя электронов 1.As aluminum foil 3 and aluminum foil 7 use aluminum tape with a thickness of 15-20 microns. Aluminum foil 3 prevents the penetration of air into the vacuum diode of electron accelerator 1. Aluminum foil 7 ensures uniformity of the electric field in the braking zone of the electron beam in the sample. Aluminum foil 7 is grounded, because in contact with the metal table 6, placed on the grounded casing of the electron accelerator 1.

Диафрагмой 5 ограничивают зону облучения образца и вырезают из электронного пучка 4 область с однородной по сечению плотностью энергии. Металлический столик 6 с отверстием используют для фиксации диафрагмы 5 и в качестве опоры для размещения диагностируемого образца.The diaphragm 5 limits the irradiation zone of the sample and cut out from the electron beam 4 a region with a uniform energy density over the cross section. A metal table 6 with a hole is used to fix the diaphragm 5 and as a support for placing the diagnosed sample.

Оптический микроскоп 10 используют для регистрации микроразрушений, образующихся в местах локализации электрических микронеоднородностей после многоимпульсного облучения гетероструктуры 8. В качестве оптического микроскопа 10 используют микровизор проходящего света μVizo-101.An optical microscope 10 is used to detect microdestructions generated at localization sites of electrical microinhomogeneities after multi-pulse irradiation of the heterostructure 8. As the optical microscope 10, a transmitted light microvisor μVizo-101 is used.

Диагностируемые образцы - три светодиодные гетероструктуры на основе InGaN/GaN с различным дизайном активной области, выращенные методом металлоорганической газофазной эпитаксии на сапфировых подложках [0001] толщиной 400 мкм.Diagnostic samples are three InGaN / GaN-based LED heterostructures with different active-region designs grown by metal-organic gas-phase epitaxy on 400 μm thick sapphire substrates [0001].

Гетероструктура образца ГС-1 состоит из слоя n-GaN толщиной 4 мкм, активной области, содержащей десять квантовых ям In0,14Ga0,86N толщиной 2 нм и барьеров GaN толщиной 15 нм, слоя p-Al0,1Ga0,9N толщиной 30 нм и слоя p-GaN толщиной 200 нм.The heterostructure of the GS-1 sample consists of a 4-μm thick n-GaN layer, an active region containing ten In 0.14 Ga 0.86 N quantum wells 2 nm thick, and 15 nm GaN barriers, a p-Al 0.1 Ga 0 layer , 9 N with a thickness of 30 nm and a p-GaN layer with a thickness of 200 nm.

Гетероструктура образца ГС-2 состоит из слоя n-GaN толщиной 3 мкм, активной области, содержащей пять квантовых ям In0,12Ga0,88N толщиной 2,5 нм и барьеров GaN толщиной 10 нм, слоя p-Al0,1Ga0,9N толщиной 20 нм и слоя p-GaN толщиной 140 нм.The heterostructure of the GS-2 sample consists of a 3-μm thick n-GaN layer, an active region containing five In 0.12 Ga 0.88 N quantum wells 2.5 nm thick, and 10 nm GaN barriers, a p-Al layer of 0.1 Ga 0.9 N with a thickness of 20 nm and a p-GaN layer with a thickness of 140 nm.

Гетероструктура образца ГС-3 состоит из слоя n-GaN толщиной 3 мкм, активной области, содержащей одну квантовую яму In0,12Ga0,88N толщиной 2,5 нм и барьер GaN толщиной 10 нм, слоя p-Al0,1Ga0,9N толщиной 20 нм и слоя p-GaN толщиной 140 нм.The heterostructure of the GS-3 sample consists of a 3-μm thick n-GaN layer, an active region containing one In 0.12 Ga 0.88 N quantum well 2.5 nm thick, and a 10-nm GaN barrier, p-Al 0.1 Ga 0.9 N with a thickness of 20 nm and a p-GaN layer with a thickness of 140 nm.

Предлагаемый способ диагностики электрических микронеоднородностей реализуют следующим образом. Устанавливают диафрагму 2 с отверстием Д1, соответствующим плотности энергии электронного пучка Р=0,1 Дж/см2. Откачивают вакуумный диод, входящий в состав ускорителя электронов 1, до давления 10-3 Тор.The proposed method for the diagnosis of electrical microinhomogeneities is implemented as follows. Set the diaphragm 2 with the hole D1 corresponding to the energy density of the electron beam P = 0.1 J / cm 2 . The vacuum diode, which is part of the electron accelerator 1, is pumped out to a pressure of 10 -3 Torr.

На поверхность гетероструктуры 8 образца ГС-1 наклеивают алюминиевую фольгу 7. Диагностируемый образец размещают на металлическом столике 6 с диафрагмой 5, диаметр которой составляет 2 мм, и облучают при комнатной температуре в атмосферном воздухе в многоимпульсном режиме дозой Dп не менее 6⋅10-5 Кл/см2. После облучения с поверхности образца ГС-1 удаляют алюминиевую фольгу 7, помещают его на столик микровизора проходящего света μVizo-101 и фотографируют облученную поверхность полупроводниковой гетероструктуры с пространственным разрешением ~1 мкм. Визуально по фотографиям судят о наличии микроразрушений в облученной зоне гетероструктуры. При отсутствии микроразрушений дискретно увеличивают плотность энергии электронного пучка 4 через интервал 0,05 Дж/см2 путем последовательного использования диафрагмы 5 с отверстиями Д2, Д3, и т.д. и повторяют фотографирование облученных зон гетероструктуры образца ГС-1 для каждой плотности энергии после многоимпульсного облучения дозой не менее 6⋅10-5 Кл/см2 до тех пор пока не будет достигнута пороговая плотность энергии Рп электронного пучка 4, характеризующаяся формированием микроразрушений в облученных зонах (фиг. 2а), инициируемых электрическим пробоем. Для образца ГС-1 определенная таким образом пороговая плотность энергии электронного пучка составляет Рп=0,15 Дж/см2.An aluminum foil is glued onto the surface of the heterostructure 8 of the GS-1 sample 7. The diagnosed sample is placed on a metal table 6 with a diaphragm 5 whose diameter is 2 mm and irradiated at room temperature in atmospheric air in a multipulse mode with a dose of D p of at least 6 менее10 - 5 C / cm 2 . After irradiation, the aluminum foil 7 is removed from the GS-1 sample surface, placed on a μVizo-101 transmitted light microvisor stage, and the irradiated surface of the semiconductor heterostructure is photographed with a spatial resolution of ~ 1 μm. Visually, photographs judge the presence of microdestructions in the irradiated zone of the heterostructure. In the absence of microdestruction, the energy density of the electron beam 4 is discretely increased through an interval of 0.05 J / cm 2 by sequential use of the diaphragm 5 with holes D2, D3, etc. and repeat photographing the irradiated zones of the heterostructure of the GS-1 sample for each energy density after multipulse irradiation with a dose of at least 6⋅10 -5 C / cm 2 until the threshold energy density P p of the electron beam 4 is reached, which is characterized by the formation of micro damage in the irradiated zones (Fig. 2A), initiated by electrical breakdown. For the GS-1 sample, the threshold energy density of the electron beam thus determined is P n = 0.15 J / cm 2 .

Диагностику всей поверхности гетероструктуры 8 производят путем перемещения образца ГС-1 относительно диафрагмы 5 и облучения новых областей гетероструктуры 8 электронным пучком 4 с установленными ранее параметрами Рп и Dп. На основе визуального осмотра облученной поверхности образца с помощью микровизора проходящего света μVizo-101 судят о размерах и пространственном распределении микроразрушений, которые являются местами локализации электрических микронеоднородностей в полупроводниковой гетероструктуре. Место наибольшего скопления микроразрушений в диагностируемой гетероструктуре образца ГС-1 показано на фиг. 2b.The entire surface of the heterostructure 8 is diagnosed by moving the GS-1 sample relative to the diaphragm 5 and irradiating the new regions of the heterostructure 8 with an electron beam 4 with the previously established parameters P p and D p . On the basis of a visual inspection of the irradiated surface of the sample using a transmitted light microvisor, μVizo-101 judges the size and spatial distribution of microdestructions, which are localization sites of electrical microinhomogeneities in a semiconductor heterostructure. The place of the greatest accumulation of microdestructions in the diagnosed heterostructure of the GS-1 sample is shown in FIG. 2b.

Многоимпульсное облучение гетероструктуры дозой, равной пороговой Dп, позволяет визуализировать все типы дефектов технологического происхождения, находящихся в зоне облучения и ответственных за электрическую микронеоднородность диагностируемой гетероструктуры.Multipulse irradiation of the heterostructure with a dose equal to the threshold D p allows us to visualize all types of defects of technological origin located in the irradiation zone and responsible for the electrical microinhomogeneity of the diagnosed heterostructure.

Зная параметры электронного пучка 4 (средняя энергия электронов U=250 кэВ, длительность импульса тока электронного пучка t=15 нс) и экспериментально определенную пороговую плотность энергии электронного пучка для инициирования электрического пробоя в образце ГС-1 (Рп≈0,15 Дж/см2), проведем оценку величины напряженности электрического поля и скорости его нарастания в гетероструктуре, выращенной на Al2O3. При заземленной облучаемой поверхности гетероструктуры 8 и толщине Al2O3 9, превышающей глубину пробега электронов Re (фиг. 1):Knowing the parameters of the electron beam 4 (average electron energy U = 250 keV, duration of the electron beam current pulse t = 15 ns) and the experimentally determined threshold energy density of the electron beam for initiating electric breakdown in the GS-1 sample (P n ≈0.15 J / cm 2 ), we estimate the magnitude of the electric field strength and its growth rate in the heterostructure grown on Al 2 O 3 . When the grounded irradiated surface of the heterostructure 8 and a thickness of Al 2 O 3 9 exceeding the electron mean free path R e (Fig. 1):

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где Е - напряженность электрического поля, В/см;where E is the electric field strength, V / cm;

ε0 - диэлектрическая постоянная, Ф/см;ε 0 is the dielectric constant, f / cm;

ε - диэлектрическая проницаемость образца;ε is the dielectric constant of the sample;

ρе - объемная плотность инжектированного заряда, Кл/см3;ρ e is the bulk density of the injected charge, C / cm 3 ;

je - амплитуда плотности электронного тока, А/см2;j e is the amplitude of the electron current density, A / cm 2 ;

Qe - поверхностная плотность инжектированного заряда, Кл/см2;Q e is the surface density of the injected charge, C / cm 2 ;

Re - эффективный пробег электронов в образце, см;R e is the effective range of electrons in the sample, cm;

Рп - пороговая плотность энергии электронного пучка, Дж/см2;R p - threshold energy density of the electron beam, J / cm 2 ;

jп - пороговая амплитуда плотности электронного тока, А/см2;j p - threshold amplitude of the electron current density, A / cm 2 ;

U - средняя энергия электронов, эВ;U is the average electron energy, eV;

t - длительность импульса тока электронного пучка, с.t is the duration of the current pulse of the electron beam, s

Поскольку термализация отрицательного объемного заряда 11 электронного пучка 4 происходит в подложке Al2O3 9, то при Рп=0,15 Дж/см2, jп=40 А/см2, t=15 нс, Qe =jп⋅t=6⋅10-7 Кл/см2 и ε=9,3 напряженность поля в Al2O3 достигнет величины Е≈0,7⋅106 В/см, a dE/dt≈4,7⋅1013 В/(см⋅с). В гетероструктуре 8 на основе InGaN/GaN, расположенной на поверхности Al2O3 9, амплитудные величины напряженности электрического поля и скорости его нарастания составят, соответственно, Е≈1,2⋅106 В/см и dE/dt≈0,8⋅1014 В/(см⋅с). При этом возникает быстрая (электроразрядная) компонента наведенного электронным пучком тока, нейтрализующего электрическое поле, связанное с инжектированным в Al2O3 отрицательным объемным зарядом 11 электронного пучка 4.Since the thermalization of the negative space charge 11 of the electron beam 4 occurs in the Al 2 O 3 9 substrate, then at R p = 0.15 J / cm 2 , j p = 40 A / cm 2 , t = 15 ns, Q e = j p ⋅t = 6⋅10 -7 C / cm 2 and ε = 9.3, the field strength in Al 2 O 3 reaches E≈0.7⋅10 6 V / cm, and dE / dt≈4.7⋅10 13 B / (cm⋅s). In the InGaN / GaN-based heterostructure 8 located on the Al 2 O 3 9 surface, the amplitude values of the electric field strength and its growth rate will be, respectively, E≈1.2⋅10 6 V / cm and dE / dt≈0.8 ⋅10 14 V / (cm⋅s). In this case, a fast (electric-discharge) component of the current induced by the electron beam neutralizes the electric field associated with the negative space charge 11 of the electron beam 4 injected into Al 2 O 3 .

Электрический пробой, инициируемый в полупроводниках и диэлектриках при облучении сильноточным электронным пучком, со скоростью нарастания не менее dE/dt~1014 В/(см⋅с) развивается в виде стримерных разрядов (нитеобразных токовых каналов) [4. Олешко В.И., Штанько В.Ф. Механизм разрушения высокоомных материалов под действием мощных электронных пучков наносекундной длительности // ФТТ. 1987. Т. 29, №2. С. 320-324]. Неравновесные носители заряда в этом случае образуются за счет ударной ионизации или туннельного эффекта вблизи головки стримера, где напряженность электрического поля Е достигает величины от 106 до 107 В/см, концентрация носителей тока nе - от 1019 до 1020 см-3, плотность тока je~106 А/см2, что приводит к локальному разрушению образцов вследствие джоулева нагрева.An electrical breakdown initiated in semiconductors and dielectrics upon irradiation with a high-current electron beam with a rise rate of at least dE / dt ~ 10 14 V / (cm⋅ s) develops in the form of streamer discharges (filamentous current channels) [4. Oleshko V.I., Shtanko V.F. The mechanism of destruction of high-resistance materials under the influence of powerful electron beams of nanosecond duration // FTT. 1987.Vol. 29, No. 2. S. 320-324]. Non-equilibrium charge carriers in this case are formed by impact ionization or tunneling effect near the head of the streamer, wherein the electric field E reaches a value of 10 6 to 10 7 V / cm, the carriers concentration n e - from October 19 to 10 20 cm -3 , current density j e ~ 10 6 A / cm 2 , which leads to local destruction of the samples due to Joule heating.

Таким образом, эксперимент и расчет свидетельствуют о том, что положительный эффект для полупроводниковой гетероструктуры на основе InGaN/GaN, выращенной на подложке Al2O3, достигается при плотностях энергии электронного пучка от 0,15 до 0,8 Дж/см2 и скорости нарастания напряженности электрического поля на ее поверхности не менее 0,8⋅1014 В/(см⋅с).Thus, the experiment and calculation indicate that a positive effect for an InGaN / GaN based semiconductor heterostructure grown on an Al 2 O 3 substrate is achieved at electron beam energy densities from 0.15 to 0.8 J / cm 2 and velocity increase in electric field strength on its surface is not less than 0.8⋅10 14 V / (cm⋅s).

При плотностях энергии электронного пучка более 0,8 Дж/см2 в гетероструктурах начинают проявляться разрушения в виде трещин, связанные с термоударом, что исключает возможность дальнейшего использования гетероструктуры. На фиг. 2 с представлены фотографии трещин, появившихся в гетероструктуре образца ГС-1 после многоимпульсного облучения электронным пучком с плотностью энергии 1 Дж/см2 и дозой не менее 6⋅10-5 Кл/см2.At electron beam energy densities of more than 0.8 J / cm 2 , fractures in the form of cracks associated with thermal shock begin to appear in heterostructures, which excludes the possibility of further use of the heterostructure. In FIG. 2 s photographs of cracks appearing in the heterostructure of the GS-1 sample after multipulse irradiation with an electron beam with an energy density of 1 J / cm 2 and a dose of at least 6 менее10 -5 C / cm 2 are presented.

Образцы ГС-2 и ГС-3 используют для демонстрации возможности проведения диагностики электрических микронеоднородностей предлагаемым способом в гетероструктурах с произвольным дизайном активной области InGaN/GaN. Диагностику электрических микронеоднородностей в гетероструктурах образцов ГС-2 и ГС-3 осуществляют, как было описано выше для образца ГС-1. Определенная из эксперимента пороговая плотность энергии электронного пучка, необходимая для инициирования микроразрушений в гетероструктурах образцов ГС-2 и ГС-3, составляет Рп=0,2 Дж/см2. Фотографии пространственного распределения электрических микронеоднородностей в гетероструктурах образцов ГС-2 и ГС-3 приведены на фиг. 3 (а, b) и фиг.4 (а, b), соответственно.GS-2 and GS-3 samples are used to demonstrate the possibility of diagnosing electrical microinhomogeneities by the proposed method in heterostructures with an arbitrary InGaN / GaN active region design. The diagnosis of electrical microinhomogeneities in the heterostructures of samples GS-2 and GS-3 is carried out as described above for sample GS-1. The threshold energy density of the electron beam determined from the experiment, which is necessary to initiate microdestruction in the heterostructures of samples GS-2 and GS-3, is P n = 0.2 J / cm 2 . Photographs of the spatial distribution of electrical microinhomogeneities in the heterostructures of samples GS-2 and GS-3 are shown in FIG. 3 (a, b) and FIG. 4 (a, b), respectively.

На основе визуального сравнения картин пространственного распределения электрических микронеоднородностей в образцах ГС-1, ГС-2 и ГС-3, полученных с помощью микровизора μVizo-101, делают вывод об отсутствии влияния дизайна активной области на визуализацию электрических микронеоднородностей. Наибольшее количество электрических микронеоднородностей, приходящихся на единицу площади поверхности, содержит гетероструктура образца ГС-1, а наименьшее - гетероструктура образца ГС-3.Based on a visual comparison of the spatial distribution patterns of electrical microinhomogeneities in the GS-1, GS-2 and GS-3 samples obtained using the μVizo-101 microvisor, it is concluded that there is no influence of the active region design on the visualization of electrical microinhomogeneities. The greatest number of electrical microinhomogeneities per unit surface area contains the heterostructure of the GS-1 sample, and the smallest is the heterostructure of the GS-3 sample.

Использование предлагаемого способа диагностики электрических микронеоднородностей в полупроводниковых гетероструктурах на основе InGaN/GaN, выращенных на подложках Al2О3, обеспечивает в сравнении с прототипом следующие преимущества:Using the proposed method for the diagnosis of electrical microinhomogeneities in semiconductor heterostructures based on InGaN / GaN grown on Al 2 O 3 substrates provides the following advantages in comparison with the prototype:

1. Возможность проведения диагностики в атмосфере воздуха, исключающую необходимость изготовления специальной вакуумной камеры и использования сложного и дорогостоящего оборудования, что уменьшает затраты времени на проведение диагностики за счет исключения операции предварительной подготовки исследуемых образцов (напыление барьеров Шоттки), а также исключает сложную операцию измерения наведенных токов, что в совокупности приводит к ускорению и упрощению диагностики.1. The ability to carry out diagnostics in the air, eliminating the need to manufacture a special vacuum chamber and the use of sophisticated and expensive equipment, which reduces the time required for diagnostics by eliminating the preliminary preparation of the test samples (spraying Schottky barriers), and also eliminates the complex operation of measuring induced currents, which together leads to an acceleration and simplification of diagnosis.

2. Повышение достоверности результатов диагностики, т.к. предлагаемый способ позволяет определять не все виды дефектов, образующихся в полупроводниковой гетероструктуре в процессе выращивания, а только те дефектные области, в которых происходит локализация электрического тока, приводящая к появлению локальных микроразрушений, что позволит отбраковывать эти участки гетероструктуры при нарезке пластины на чипы.2. Improving the reliability of diagnostic results, because the proposed method allows us to determine not all types of defects formed in the semiconductor heterostructure during the growing process, but only those defective regions in which localization of the electric current occurs, which leads to the appearance of local microdestructions, which will allow us to reject these parts of the heterostructure when cutting the plate into chips.

3. Возможность диагностики пространственного распределения электрических микронеоднородностей в гетероструктурах на основе InGaN/GaN, имеющих произвольный дизайн активной области, т.к. эффект локализации электрического пробоя и связанных с ним микроразрушений определяется именно наличием электрических микронеоднородностей, а не составом слоев (в том числе активной области) гетероструктуры.3. The ability to diagnose the spatial distribution of electrical microinhomogeneities in InGaN / GaN based heterostructures having an arbitrary design of the active region, because the effect of localization of electrical breakdown and related microdestruction is determined precisely by the presence of electrical microinhomogeneities, and not by the composition of the layers (including the active region) of the heterostructure.

Claims (1)

Способ диагностики электрических микронеоднородностей в полупроводниковых гетероструктурах на основе InGaN/GaN, выращенных на подложках Al2O3, включающий облучение гетероструктуры электронным пучком, приводящее к визуализации пространственного распределения электрических микронеоднородностей, отличающийся тем, что подложку Al2O3 вместе с гетероструктурой и нанесенной на ее поверхность заземленной алюминиевой фольгой облучают в атмосферном воздухе электронным пучком с плотностью энергии от 0,1 до 0,8 Дж/см2 и скоростью нарастания напряженности электрического поля в гетероструктуре не ниже 5⋅1013 В/см⋅с, определяют пороговую плотность энергии, выше которой в гетероструктуре возникают электрические разряды и связанные с ними микроразрушения, которые регистрируют с помощью оптического микроскопа после многоимпульсного облучения дозой не менее 6⋅10-5 Кл/см2, и визуально судят о размерах и пространственном распределении электрических микронеоднородностей в гетероструктуре.A method for diagnosing electrical microinhomogeneities in InGaN / GaN-based semiconductor heterostructures grown on Al 2 O 3 substrates, comprising irradiating the heterostructure with an electron beam, resulting in visualization of the spatial distribution of electrical microinhomogeneities, characterized in that the Al 2 O 3 substrate together with the heterostructure and deposited on its surface grounded aluminum foil is irradiated in the atmosphere by an electron beam with an energy density of 0.1 to 0.8 J / cm 2 and slew rate Voltage nnosti electric field in the heterostructure 5⋅10 not lower than 13 V / sm⋅s determine the threshold energy density, above which a heterostructure having electric discharges and related microfracture which register with an optical microscope after multi-pulse irradiation dose of not less 6⋅10 -5 C / cm 2 , and visually judge the size and spatial distribution of electrical microinhomogeneities in the heterostructure.
RU2015141417A 2015-09-29 2015-09-29 Diagnostic technique for electric microheterogeneitiesin semiconductor heterostructures, based on ingan/gan RU2606200C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141417A RU2606200C1 (en) 2015-09-29 2015-09-29 Diagnostic technique for electric microheterogeneitiesin semiconductor heterostructures, based on ingan/gan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141417A RU2606200C1 (en) 2015-09-29 2015-09-29 Diagnostic technique for electric microheterogeneitiesin semiconductor heterostructures, based on ingan/gan

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2606200C1 true RU2606200C1 (en) 2017-01-10

Family

ID=58452388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015141417A RU2606200C1 (en) 2015-09-29 2015-09-29 Diagnostic technique for electric microheterogeneitiesin semiconductor heterostructures, based on ingan/gan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2606200C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU220488U1 (en) * 2023-05-31 2023-09-18 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория полупроводниковых технологий" Resistive memory element based on InGaN/GaN heterojunction with the possibility of parallel optical reading of information

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1436785A1 (en) * 1986-05-20 2000-06-27 Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина METHOD FOR DETERMINING POTENTIAL DISTRIBUTION ON SAMPLE SURFACE
JP2007035991A (en) * 2005-07-28 2007-02-08 Mitsubishi Electric Corp Inspecting method and apparatus for semiconductor layer
WO2009151642A1 (en) * 2008-06-12 2009-12-17 Sixpoint Materials, Inc. Method for testing group-iii nitride wafers and group iii-nitride wafers with test data
RU2498277C1 (en) * 2012-05-14 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар"" (ОАО "НПП "Пульсар") Method of diagnosing semiconductor epitaxial heterostructures
RU2503024C2 (en) * 2012-04-03 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) METHOD TO CONTROL INTERNAL QUANTUM OUTPUT OF SEMICONDUCTOR LIGHT DIODE HETEROSTRUCTURES BASED ON GaN
US20140302621A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-09 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method therefor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1436785A1 (en) * 1986-05-20 2000-06-27 Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина METHOD FOR DETERMINING POTENTIAL DISTRIBUTION ON SAMPLE SURFACE
JP2007035991A (en) * 2005-07-28 2007-02-08 Mitsubishi Electric Corp Inspecting method and apparatus for semiconductor layer
WO2009151642A1 (en) * 2008-06-12 2009-12-17 Sixpoint Materials, Inc. Method for testing group-iii nitride wafers and group iii-nitride wafers with test data
RU2503024C2 (en) * 2012-04-03 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) METHOD TO CONTROL INTERNAL QUANTUM OUTPUT OF SEMICONDUCTOR LIGHT DIODE HETEROSTRUCTURES BASED ON GaN
RU2498277C1 (en) * 2012-05-14 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар"" (ОАО "НПП "Пульсар") Method of diagnosing semiconductor epitaxial heterostructures
US20140302621A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-09 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU220488U1 (en) * 2023-05-31 2023-09-18 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория полупроводниковых технологий" Resistive memory element based on InGaN/GaN heterojunction with the possibility of parallel optical reading of information

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9852881B2 (en) Scanning electron microscope system, pattern measurement method using same, and scanning electron microscope
JP6075257B2 (en) Inspection method and inspection apparatus for silicon carbide semiconductor device
JP2016100153A (en) Charged particle beam device and inspection method
US11183362B2 (en) Charged particle beam apparatus and sample observation method using the same
US20190027351A1 (en) Charged particle detector, charged particle beam device, and mass spectrometer
JP2006147848A (en) Method and device for evaluating defect of semiconductor sample
US9354330B2 (en) Method for detecting radiation and examination device for the radiation-based examination of a sample
KR102170679B1 (en) Nondestructive assessment system for assessing object and method for assessing object used thefefor
RU2606200C1 (en) Diagnostic technique for electric microheterogeneitiesin semiconductor heterostructures, based on ingan/gan
US10984979B2 (en) Charged particle detector and charged particle beam apparatus
CN107941836B (en) X-ray absorption spectrum measuring device and measuring method
RU2503024C2 (en) METHOD TO CONTROL INTERNAL QUANTUM OUTPUT OF SEMICONDUCTOR LIGHT DIODE HETEROSTRUCTURES BASED ON GaN
JP3661998B2 (en) Method and apparatus for evaluating semiconductor device using X-ray
Aleksandrov et al. Anisotropy of energy losses in high-current Z-pinches produced by the implosion of cylindrical tungsten wire arrays
TW201732280A (en) Method of imaging defects using an electron microscope
Artemenkov et al. Exposure of nuclear track emulsion to 8 He nuclei at the ACCULINNA separator
KR102320874B1 (en) Thickness measuring method using Ultra-violet for SiC grown by crystal growth method
RU2616876C1 (en) METHOD FOR MONITORING PRESENCE OF GaAs MATRIX DEEP DEFECTS CONNECTED WITH EMBEDDING INAS QUANTUM DOTS THEREIN
TW202022405A (en) A radiation detector
Rau et al. Image contrast of impurity regions of semiconductor crystals in scanning electron microscopy
RUSSO Advanced SiC detectors development for time-of-flight particle diagnostics
Orlikovsky et al. Image contrast in the backscattered electron mode in scanning electron microscopy and microtomography
Gunawan et al. Focused ion beam and advanced electron microscopy for nano defect failure analysis of LED
Rossi Single Event Effect Assessment and Radiation Monitor with an Ion Photon Emission Microscope.
Jakšić et al. Radiation tolerance of silicon and diamond detectors exposed to MeV ion beams: characterization using IBIC technique

Legal Events

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

Effective date: 20180930