SU1069034A1 - Способ измерени электрофизических параметров межфазной границы электролит-полупроводник - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЫ ЭЛЕКТРОЛИТ-ПОЛУПРОВОДНИК , включающий пропускание через границу основного импульса тока пр моугольной формы и измерение приращени  напр жени  на границе, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности, пропускают дополнительный импульс тока противоположной пол рности после основного импульса тока, а измерение производ т в интервале между основным и дополнительным импульсами тока, при этом величины зар дов, вносимы.ч основным и дополнительным импульсами тока , выбирают из условий Q, i КТС/е, Q, + Q, О, где QI -зар д, вносимый основным импульсом тока; Q - зар д, вносимый дополнительным импульсом тока; К - посто нна  Больцмана; Т - абсолютна  температура; (О е - зар д электрона; (Л С - геометрическа  емкость межфазной границы. о Oi со о оо

Description

Изобретение относитс  к полупроводниковой технике и может быть использовано дл  контрол  параметров полупроводниковых материалов в процессе их изготовлени . Известны способы измерени  электрофизических характеристик межфазной границы , например, способ измерени  концентрации носителей тока посредством измерени  дифференциальной емкости границы раздела электролит-полупроводник при послойном стравливании поверхности образца . Здесь измерение емкости границы производитс  на переменном токе на частоте 3 кГц 1. Однако способ обладает низкой точностью . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ измерени  электрофизических параметров межфазной границы электролит-полупроводник, включающий пропускание через границу основного импульса тока пр моугольной формы и измерение приращени  напр жени  на границе, при этом измерение приращени  Напр жени  производитс  за врем  действи  основного импульса тока 2. Величина этого приращени  uUfj пропорциональна дифференциальной емкости границы раздела электролит-полупроводник . К недостаткам такого способа измерени  емкости следует отнести относительно низкую точность, св занную с малой величиной л U, (дес тые и сотые доли от амплитуды положительного импульса), отсутствием прив зки к нулевому уровню (вли ние омической составл ющей). Кроме того, больща  скважность импульсов (более 200), а следовательно, малое врем  измерени  и искажение формы импульса ограничива .fЮТ точность при преобразовании импульсного сигнала в аналоговый. Целью изобретени   вл етс  повыщение точности измерений электрофизических параметров межфазной границы Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  электрофизических параметров межфазной границы электролит-полупроводник, включающему пропускание через границу основного импульса тока пр моугольной формы и измерение приращени  напр жени  на гра-, нице, пропускают дополнительный импульс тока противоположной пол рности после основного импульса тока, при этом измерение производ т в интервале между основным и дополнительным импульсами тока , а величины зар дов, вносимых основным и дополнительным импульсами тока выбирают из условий Qi КТС/е, QJ, + QJ О, где QJ - зар д, вносимый основным импуль сом тока; где Qj - зар д, вносимый дополнительным импульсом тока; С - геометрическа  емкость межфазной границы; К-посто нна  Больцмана; Т - абсолютна  температура; е - зар д электрона. На фиг. 1 изображена последовательность импульсов напр жени  на границе электролит-полупроводник; на фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 3 - упрощенна  эквивалентна  схема межфазной границы электролит-полупроводник . Напр жение на границе электролит-полупроводник состоит из двух импульсов основного 1 положительной пол рности и дополнительного 2 противоположной пол рности, За врем  действи  основного импульса 1 йапр жение на границе получает приращение 3, измер вшеес  в известном способе По окончании воздействи  основного импуЛьса 1 на границе остаетс  приращение 4 напр жени , которое измер етс  в течение времени 5, между основным 1 и дополнительным 2 импульсами. Если суммарный зар д, внесенный основным и дополнительными импульсами тока, не равен нулю, возникает ощибка измерени  6. Образец полупроводника (фчг. 2) помещаетс  в электрохимическую  чейку 7, основным электродом 8 которой  вл етс  образец полупроводникового материала, и котора  содержит электрод 9 сравнени . электрод 10 внещней пол ризации, вспомогательный электрод 11, который подключен генератора 12 двухпол рных пр к выходу генератора 1 угольных импульсов и входу усилител  13 моугольных импульсов и входу усилител  со стробируемым детектированием, общие щины которых соединены с основным электродом §, общей щиной устройства и общими щинами программатора 1.4 и потенциоivi n i-uri nciiYi ri l. jvici LJ ел irx ti ii i , iiLJ. i с n i 15.. Выход программатора 14 соединен управл ющим входом потенциостата 15, первый выход соединен с электР О 9 второй - с электродом 10. д получени  выражени  дл  напр же„и  на вспомогательном электроде 11 рассмотрим упрощенную эквивалентную схему ( д) межфазйой границы электролитполупроводник . ГенератЬр 16 импульсного напр жени  (Е) совместно с резистором 17 (j ) образует генератор импульсов тока; jgi сопротивление раствора и образца ( Rg), 19 - сопротивление межфазной границы (R,), 20 - емкость межфазной границы (Q). Дл  сохранени  линейной зависимости между приращением 3 напр жени  и величиной измер емой емкости 20 длительность импульса тока должна быть не более 10 икс При этом напр жение йа вспомогательном электроде 11 равно и iRo + , 1 - амплитудное значение импульса RO-сопротивление раствора и образца; Q( - зар д, сообщаемый межфазной границе за врем  действи  положительного импульса; Cj-емкость межфазной границы. Равенство нулю суммарного зар да повыщает точность измерени . Кроме того, в момент измерени  к межфазной границе ..-.,«..,„.,1 juci-iriicjiDnu меньший потенциал приложен значительно меньщий потенциал по сравнению с прототипом, так как при 1 0 в уравнении (1) первое слагаемое равно О и, следовательно, напр же.ние теперь (мредел етс  только вторым слагаемым . Измерение электрофизических пара метров межфазйой границы электролит-полупроводник осуществл етс  следующим образом . К исследуемому образцу полупроводникового материала припаивают контакты ,, образец с контактами закрепл ют на специальный держатель. Затем поверхность образца очищают в травителе, после чего образец с -держателем помещают в  чеику 7, которую затем заполн ют электролитом и помещают электроды 10-11. С помощью потенциостата 15 задают на образце потенциал, величина которого  ыбип це потенциал, величина которого выбираетс  в зависимости от исследуемого материала . К промежутку основной - вспомогательный электрод подвод т последовательность импульсов тока, в которой после , „ ..4x.x.,wii каждого основного положительного импульса 1 следует разр жающий импульс 2 противоположной пол рности, при этом зар д в импульсе 1 нормализуют из услови  QI а зар д в импульсе 2 выбирают так, чтобы суммарный зар д, воз „ - „- . оарлА, DUOдействующий на образец (межфазную границу ), за цикл измерейи  равн лс  нулю. Измер ют отклик системы на внесенный зар д после действи  положительного импульса . Например, измер   приращение 4 напр жени  с помощью стробируемого детектора , шкала которого отградуирована обратно пропорционально емкости межфазной границы, одновременно снимают вольтамперную зависимость i f(), по результатам измерени  приращени  4 стро тзависимость С( f(f), где f - разность потенциалов между основным 8 и вспомогательным 11 электродами. Указанные зависимости св заны с физическими параметрами исследуемого полупроводникового материала, например, концентрацией носителей зар да. При послойном стравливании поверхности образца и регистрации дл  каждого сло  i f(f) и Cj (f) можно получить распределение концентрации носителей по глубине образца (профиль легировани ). Возможность применени  синхронного детектировани  позвол ет регистрировать сигнал на приборах с малым быстродействием , например самопишущих потенциометрах , которые обладают существенно большей точностью по сравнению с электронно- Учевыми осциллографами, Экспериментальна  проверка способа по казала, что случайна  составл юща  погрешности составл ет не более 5% при существенном уменьшении методической по грешности по сравнению с известным способом . Воздействие на межфазную границу последовательностью чередующихс  импульсов тока разной пол рности измерение отклика системы на пр моугольный импульс nmnwuTPnuar. ,,„,. положительной пол рности позвол ет по сравнению с известными способами исключить вли ние на результат измерени  искажений формы импульса, так как приращение 4 определ етс  только зар дом Qj, -г vjujjcAcoincioi lujibKu зар дом ц;1 сообщенным межфазной границе за врем  действи  положительного импульса тока - - - При этом измерение электрофизических параметров межфазной границы происходит при более низких потенциалах, так как в момент измерени  IR,, 0. Кроме того, прив зка к нулевому уровню в каждом цикле измерени , так как суммарный зар д равен нулю (т. е. ощибка б стре митс  к нулю) позвол ет повысить частоту следовани  импульсов, котора  в этом случае мало зависит от инерционности процесса разр да емкости, так как ошибка 6 уменьшаетс  при уменьшении интервала 5.-Т

ГЧ

П/5 Ф-а

-0

л/.

и

Фиг .З

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЫ ЭЛЕКТРОЛИТ-ПОЛУПРОВОДНИК, включающий пропускание через границу основного импульса тока прямоугольной формы и измерение приращения напряжения на границе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, пропускают дополнительный импульс тока противоположной полярности после основного импульса тока, а измерение производят в интервале между основным и дополнительным импульсами тока, при этом величины зарядов, вносимых основным и дополнительным импульсами тока, выбирают из условий

   Q, < КТС/е, Q₂ + Q_t = 0, где Qj —заряд, вносимый основным импульсом тока;

   Q₂ — заряд, вносимый дополнительным импульсом тока;

   К — постоянная Больцмана;

   Т — абсолютная температура; g.

   е — заряд электрона;

   С — геометрическая емкость межфазной границы.

   SU „„ 1069034