L'invention concerne les techniques de surveillance des semi-conducteurs. Il est préférable d'utiliser l'invention proposée pour la surveillance en ligne et sans contact des paramètres des niveaux profonds (DL), des états de surface (SS), du potentiel de surface (charge), ainsi que de la durée de vie des porteurs de charge minoritaires. Essence : le photoEMF de surface est excité par des impulsions rectangulaires de rayonnement électromagnétique dont l'intensité varie de zéro à des valeurs qui assurent le mode saturation. Le rayonnement frappe la surface du semi-conducteur à travers une électrode capacitive transparente. L'amplitude et la forme de l'impulsion photoEMF de surface sont enregistrées à l'aide de cette électrode et du circuit de mesure. Les mesures sont effectuées à plusieurs intensités différentes d'impulsions de rayonnement électromagnétique. Sur la base des caractéristiques enregistrées, les paramètres des processus de relaxation sont calculés, ce qui permet de déterminer les paramètres électrophysiques du semi-conducteur - la section efficace de concentration, d'énergie et de capture du GC et du PS, ainsi que la charge de surface, le potentiel de surface , et la durée de vie des porteurs de charge minoritaires. 2 salaire f-ly, 1 tableau., 7 ill.

Dessins pour le brevet RF 2330300

L'invention concerne les techniques de surveillance des semi-conducteurs. Il est plus approprié d'utiliser l'invention proposée pour contrôler les paramètres des niveaux profonds (DL), des états de surface (SS), du potentiel de surface (charge), ainsi que de la durée de vie des porteurs de charge minoritaires.

Il existe un certain nombre de méthodes connues pour déterminer les paramètres des semi-conducteurs. La méthode capacité-tension est basée sur la création d'une structure métal-diélectrique-semi-conducteur (MDS) sur la surface contrôlée d'un semi-conducteur, la détermination de la dépendance de la capacité d'une telle structure sur la tension appliquée entre le semi-conducteur et le métal, et l'analyse cette dépendance. La méthode permet de déterminer un certain nombre de paramètres semi-conducteurs - potentiel de surface (charge), densité PS, temps de génération volumétrique des porteurs de charge, concentration en dopant. L'inconvénient de cette méthode est la nécessité de créer une telle structure, ainsi que la relative complexité de réalisation des mesures.

Il existe également un procédé connu pour déterminer la durée de vie des porteurs de charge minoritaires, dont l'essence est de déterminer la valeur stationnaire de la phototension de surface (SPE) à plusieurs longueurs d'onde différentes du rayonnement électromagnétique irradiant la surface de la tranche semi-conductrice contrôlée. Dans ce cas, une modulation périodique de l'intensité du rayonnement électromagnétique est utilisée et la valeur stationnaire de la photoEMF de surface est déterminée à partir de l'amplitude de l'harmonique fondamentale du signal de cette EMF, enregistrée à l'aide d'une sonde capacitive. L'inconvénient de cette méthode est sa complexité (il est nécessaire d'effectuer des mesures à plusieurs (jusqu'à 10) longueurs d'onde). Il convient de noter que pour une forme donnée des impulsions de rayonnement électromagnétique et leur fréquence de répétition, la forme du signal photoEMF de surface dépend également de l'intensité de l'impulsion de rayonnement électromagnétique. Cela introduit une erreur supplémentaire et limite la portée de la méthode.

Le plus proche de l'invention proposée est la méthode de détermination des paramètres électrophysiques des semi-conducteurs selon le brevet RF n° 2080611.

Lors de l'utilisation de cette méthode, la plaquette semi-conductrice contrôlée est irradiée avec des impulsions de rayonnement électromagnétique. L'irradiation est réalisée à travers une électrode capacitive transparente, qui est une plage conductrice transparente située parallèlement à la surface de la plaquette semi-conductrice. Le résultat de l’irradiation est la génération d’une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la transition barrière surface-volume du semi-conducteur. L'enregistrement de cette différence de potentiel s'effectue en déterminant l'amplitude et la forme des impulsions de tension entre l'électrode capacitive et le volume du semi-conducteur. Les mesures sont effectuées sur une plage de températures. Les paramètres des processus de relaxation d'établissement et de dissolution d'une différence de potentiel hors équilibre sont déterminés à partir de l'amplitude et de la forme des impulsions de tension, et les paramètres électrophysiques du semi-conducteur sont calculés à partir de la dépendance des paramètres de ces processus à la température. L'avantage de cette méthode est de fournir une surveillance non destructive des paramètres d'un état profond semi-conducteur avec une sensibilité suffisamment élevée (jusqu'à 10 8 ÷ 10 9 cm -3) et une haute résolution (meilleure que 10 -2 eV) sans aucune opérations technologiques supplémentaires. L'inconvénient de cette méthode est que pour déterminer les paramètres du semi-conducteur, il est nécessaire de refroidir et de chauffer le semi-conducteur. Cela rend impossible le contrôle opérationnel en mode en ligne. De plus, il est possible de déterminer uniquement les paramètres du GI.

L'objectif de l'invention est de fournir un contrôle opérationnel de paramètres de semi-conducteurs sans chauffer ni refroidir les échantillons contrôlés, ainsi que d'obtenir la capacité de contrôler les paramètres du potentiel de surface, de la charge de surface et de la durée de vie volumétrique de porteurs de charge minoritaires. Cet objectif est atteint grâce au fait que dans le procédé connu de détermination des paramètres électrophysiques des semi-conducteurs, comprenant la création d'une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la surface de la jonction barrière - volume du semi-conducteur en irradiant une tranche de semi-conducteur située sur un support de table conducteur avec des impulsions rectangulaires de rayonnement électromagnétique, dont l'énergie quantique est supérieure au seuil d'énergie de génération de porteurs de charge libres dans la plaquette semi-conductrice, à travers une électrode capacitive, qui est une plaque conductrice transparente située parallèlement à la surface de la plaquette semi-conductrice, enregistrement de la différence de potentiel hors équilibre mentionnée en déterminant l'amplitude et la forme des impulsions de tension entre l'électrode capacitive et la table support, en calculant les paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résorption de la différence de potentiel hors équilibre au niveau de la transition de barrière mentionnée par l'amplitude et la forme de la tension sur l'électrode capacitive mentionnée et le calcul en fonction des paramètres des processus de relaxation des paramètres électrophysiques du semi-conducteur, la durée des impulsions de rayonnement électromagnétique est fixée à une durée supérieure au temps d'établissement de la différence de potentiel hors équilibre au niveau de la surface de transition de la barrière - volume du semi-conducteur. L'intervalle de temps entre les impulsions de rayonnement est réglé plus long que le temps de résorption de cette différence de potentiel hors équilibre. L'enregistrement de la tension sur ladite électrode capacitive est effectué en déterminant l'amplitude et la forme des impulsions de tension au moyen d'un circuit de mesure dont la constante de temps est égale au produit de la capacité entre l'électrode capacitive et la plaquette semi-conductrice. et la résistance d'entrée de ce circuit de mesure est supérieure au temps d'établissement et de dissolution de la différence de potentiel hors équilibre mentionnée. Le calcul des paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résolution d'une différence de potentiel hors équilibre à la surface de la jonction barrière - le volume du semi-conducteur est effectué à plusieurs intensités différentes d'impulsions de rayonnement électromagnétique, variant des valeurs minimales auxquelles il est encore possible d'enregistrer une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la jonction barrière, à des valeurs auxquelles l'amplitude du signal de l'électrode capacitive ne dépend pas de l'intensité de l'impulsion de rayonnement. Les paramètres des états de surface, les paramètres des niveaux profonds et la valeur du potentiel de surface sont calculés à partir de la dépendance des paramètres des processus de relaxation sur l'intensité des impulsions de rayonnement. Il est conseillé de déterminer la dépendance des paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résolution d'une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la surface de transition barrière - volume du semi-conducteur sur l'intensité de l'impulsion de rayonnement lors de la création d'une différence de potentiel électrique de polarité positive ou négative. entre l'électrode capacitive et le volume du semi-conducteur. Cela permet de déterminer les paramètres de PS et GI dans une plage plus large de leurs valeurs. De plus, il est conseillé de déterminer les paramètres des processus de relaxation à deux ou plusieurs longueurs d'onde de rayonnement électromagnétique. Ceci permet de déterminer la durée de vie volumétrique des porteurs de charge minoritaires, qui est calculée à partir des dépendances des paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résorption d'une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la transition barrière surface - volume du semi-conducteur, tant sur le l'intensité et sur la longueur d'onde de l'impulsion du rayonnement électromagnétique.

La méthode proposée pour déterminer les paramètres électrophysiques des semi-conducteurs est un développement ultérieur de la méthode décrite dans. La principale caractéristique distinctive de la méthode proposée est que la détermination de la différence de potentiel hors équilibre au niveau de la jonction barrière est effectuée dans la plage de changements de l'intensité du rayonnement de zéro à une valeur à laquelle la dépendance de l'amplitude du signal sur l'intensité du rayonnement devient saturé. Le traitement mathématique des résultats de ces mesures permet de déterminer les paramètres du GU, du PS, ainsi que la charge superficielle à température ambiante. Il est possible d'effectuer des mesures à d'autres températures.

Selon la deuxième variante de l'invention, lors de la mesure des paramètres des processus de relaxation, une tension électrique constante est appliquée à l'électrode capacitive. Cela permet de déterminer les paramètres du PS et du GU dont l'énergie d'activation se situe dans toute la plage de la lacune énergétique.

Selon le troisième mode de réalisation de l'invention, des mesures sont effectuées à deux ou plusieurs longueurs d'onde de rayonnement électromagnétique, ce qui permet de déterminer la durée de vie volumétrique de porteurs de charge minoritaires. A noter que pour déterminer la valeur exacte de ce paramètre, il est nécessaire de prendre en compte la dépendance de l'amplitude et de la forme du signal photoEMF de surface à la fois sur la longueur d'onde et sur l'intensité du rayonnement électromagnétique.

La combinaison de trois solutions techniques en une seule application est due au fait qu'elles résolvent toutes le problème de la détermination des paramètres électrophysiques d'un semi-conducteur sur la base d'un principe - en tenant compte non seulement de l'amplitude, mais également de la forme du signal photoEMF de surface. , ainsi que la dépendance du signal PFE à l'intensité des impulsions de rayonnement électromagnétique.

Dans ce qui suit, la phototension de surface générée par des impulsions de rayonnement rectangulaires sera appelée phototension de surface pulsée (PSPE).

La figure 1 montre un schéma fonctionnel d'un dispositif qui met en œuvre la méthode proposée, la figure 2 montre un diagramme de mesure équivalent, la figure 3 montre des diagrammes énergétiques de la surface de transition barrière - volume d'un semi-conducteur. Les figures 4 à 8 montrent les résultats des mesures de phototension de surface (SPE) sur une plaquette de silicium KEF 4.5. La figure 4 montre des graphiques du signal PFE lorsque l'amplitude du signal passe de 0 à 0,24 V ; la figure 5 montre des graphiques normalisés des mêmes processus ; Les figures 6 et 7 montrent des graphiques d'incréments du front arrière du signal IPPE.

Le dispositif mettant en œuvre le procédé proposé est constitué d'une table support 1 sur laquelle est posée la plaque contrôlée 2. Cette table est réalisée en matériau conducteur. La plaque 2 est irradiée par un rayonnement électromagnétique à travers une électrode conductrice transparente 3. La source de rayonnement est une LED laser 5, excitée par un générateur d'impulsions de courant rectangulaires d'amplitude réglable 4. Le rayonnement électromagnétique de la LED 5 pénètre dans le guide de lumière 6 puis à travers l'électrode 3 jusqu'à la plaquette semi-conductrice contrôlée 2. L'électrode 3 est connectée à une source de tension constante 10. Le signal photoEMF de surface est collecté par l'électrode 3 et transmis à travers un condensateur d'isolation 9 à l'entrée d'un amplificateur de mesure à haute impédance 7 et puis à un appareil d'enregistrement 8. Il est conseillé d'utiliser un oscilloscope numérique comme appareil d'enregistrement.

La figure 3 montre les diagrammes énergétiques de la transition barrière surface - volume du semi-conducteur. Sur cette fig. E - énergie, q - charge électronique, V k - différence de potentiel barrière de la transition surface-volume, V m - valeur V en mode saturation, E c, E v - limites de la bande de conduction et de la bande de valence, F - niveau de Fermi , F e - niveau quasi-Fermi pour les électrons, F h - niveau quasi-Fermi pour les trous, E 0 - niveau d'énergie (GU), h 1, h 2, h 3 - coordonnées de la limite de la région de charge d'espace, w 1, w 2 - valeurs de la coordonnée longitudinale à E 0 = F et à E 0 =F e . Le diagramme « a » correspond à un état d'équilibre, « b » à un état stationnaire de hors-équilibre, lorsque le rayonnement électromagnétique génère une photoEMF de magnitude Hz, « c » correspond au cas où q·V=q·V k -E 0 ; « g » correspond à la saturation, lorsque les zones sont redressées et que le photoEMF a une valeur maximale qui ne dépend pas de l'intensité du rayonnement. Les plages d'énergie du PS rempli d'électrons sont marquées par des cercles.

La figure 4 montre les enregistrements du signal IPPE pour une rondelle de silicium KEF 4,5 d'un diamètre de 100 mm et d'une épaisseur de 1,5 mm à différentes intensités d'impulsions de rayonnement rectangulaires d'une longueur d'onde de 0,86 µm. Durée d'impulsion - 1,2 ms.

La figure 5 montre les mêmes signaux, normalisés de telle sorte qu'au moment où l'impulsion de rayonnement se termine, la valeur du signal IPPE normalisé était égale à 1.

La figure 6 montre des graphiques d'incréments du front arrière du signal IPPE ; ligne continue - l'amplitude variait de 0 à 20 mV ; petite ligne pointillée - de 20 à 30 mV et grande ligne pointillée - de 30 à 40 mV.

La figure 7 montre des graphiques similaires pour les incréments de 70 à 80 mV - ligne continue, de 80 à 90 mV - petite ligne pointillée et de 90 à 100 mV - grande ligne pointillée.

La méthode est mise en œuvre comme suit.

Considérons le cas où une plaquette semi-conductrice homogène de type n est irradiée par des impulsions de rayonnement électromagnétique de durée T 0 et d'intensité I 0 , et la tension de la source d'alimentation 10 est nulle. Lorsque le rayonnement est activé, la génération de porteurs de charge hors équilibre se produit, leur diffusion et leur dérive sous l'influence du champ électrique de la surface de transition barrière - volume du semi-conducteur. Cela conduit à une diminution de la différence de potentiel de transition de barrière et à l'apparition de photoEMF de surface ; dans ce cas, les électrons sont capturés par les GU et PS qui sont en dessous du niveau quasi-Fermi pour les électrons. Nous négligerons les processus associés à la génération de la FEM de Dember. Choisissons la valeur T 0 suffisante pour établir un état stationnaire. À la fin de l'impulsion de rayonnement, il se produit la dissolution des porteurs de charge hors équilibre et l'épuisement des états profonds et polarisés situés au-dessus du niveau de Fermi. Un circuit équivalent pour mesurer la phototension de surface V est illustré à la figure 2. On choisit les valeurs de la capacité de l'électrode capacitive C et de la résistance d'entrée de l'amplificateur de mesure R en telles que la constante de temps du circuit de mesure, égale au produit R en ·(C + C 0), soit supérieure que le temps nécessaire pour établir une valeur stationnaire du photoEMF de 0 à V 0 et le temps de résorption de V 0 à 0. Les mesures de photoEMF de surface sont effectuées soit sous forme d'impulsions de rayonnement uniques, soit avec une fréquence de répétition suffisamment basse pour assurer une résorption complète du photoEMF de V 0 à 0.

Pour déterminer la valeur de la charge de surface Q S, augmentons l'intensité du rayonnement I 0 jusqu'à saturation, c'est-à-dire une valeur à laquelle V 0 ne dépend pas de I 0 . Le diagramme énergétique de ce mode est présenté sur la figure 3d. La valeur limite V m correspond à la barrière de potentiel superficielle V k . La charge de surface Q S est déterminée par la relation

Où ,

n i est la concentration à l'équilibre des porteurs de charge dans le semi-conducteur intrinsèque,

Constante diélectrique relative d'un semi-conducteur,

0 - constante diélectrique du vide,

k - constante de Boltzmann,

T - température absolue,

n 0, p 0 - concentrations volumiques totales d'électrons et de trous dans des conditions d'équilibre thermodynamique.

Pour déterminer les paramètres de GU et PS, il est nécessaire de déterminer les paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résorption de l'IPPE à différentes intensités de rayonnement électromagnétique, variant de zéro à saturation. La figure 4 montre des enregistrements de tels processus pour une rondelle de silicium de type n. L'intensité de l'impulsion de rayonnement a été modifiée de telle manière que la valeur de la phototension de surface en régime permanent à la fin de l'impulsion de rayonnement variait de 0,03 à 0,32 V. La figure 5 montre des graphiques des mêmes processus de relaxation, normalisés de sorte qu'à à la fin du rayonnement pulsé, leurs valeurs coïncidaient. Comme on peut le constater, à différentes intensités de rayonnement, non seulement l’amplitude, mais aussi la forme des impulsions photovoltaïques de surface ont changé de manière significative.

Nous nous limiterons ensuite à considérer les processus de relaxation de la résorption du PFE. De plus, nous considérerons le cas d’une couche de charge d’espace appauvrie. Le bord arrière de l'IPFE sera représenté comme une somme d'exponentielles. Dans ce cas, le processus le plus rapide (de l'ordre de l'unité - dizaines de microsecondes) correspond à la résorption des porteurs de charge hors équilibre (NCC) ; Notons 0 la constante de temps de ce processus.

Considérons d'abord le cas sans GI. Nous diviserons l'intervalle d'énergie dans le diagramme d'énergie à x = 0 depuis le bas de la bande de conduction jusqu'au niveau de Fermi en N intervalles plus petits de largeur E chacun. L'énergie PS moyenne à chacun de ces intervalles est égale à

.

Ici, i est le numéro de l'intervalle (en comptant à partir du niveau de Fermi). Processus de relaxation de la résorption du PFE à i=1, lorsque , est décrit par la relation

Dans le cas du i-ème intervalle

Ici A 0i est l'amplitude du processus de relaxation de résorption du NNS ; Et sj, sj sont l'amplitude et la constante de temps du processus de relaxation d'épuisement au jème intervalle d'énergie. Notez que V i (0)=V 0 . C'est évident que

Les relations (2)-(4) sont approximatives, obtenues sous l'hypothèse que la résorption des porteurs de charge hors équilibre, ainsi que l'épuisement du PS, se produisent selon une dépendance exponentielle.

Notons N si la densité moyenne de PS dans le i-ème intervalle (c'est-à-dire le nombre moyen de PS par unité de surface éclairée du semi-conducteur et par unité de plage d'énergie). Alors

où C si est la capacité différentielle de la charge d'espace correspondant au i-ème intervalle (par unité de surface). La valeur de C si est déterminée par la relation

En rapport (6)

La densité PS moyenne correspondant à l'énergie E i,

Pour déterminer N si, il faut enregistrer les signaux de front descendant du PFE Vi+1 et Vi, correspondant aux valeurs d'énergie E i+1 et E i, calculer la différence Vi+1 -V i, décomposer cette différence en exponentielles et déterminer A si. La valeur de C si peut être calculée à partir de la valeur de V k . La section efficace de capture PS correspondant à l'énergie E i - si peut être calculée à partir de la relation :

où est la vitesse thermique moyenne des électrons ; N 0 est la densité effective d'états dans la bande de conduction du semi-conducteur.

A noter que les constantes de temps des processus de relaxation associés à la recharge du PS - si dépendent de l'énergie du PS ; À mesure que l’énergie PS s’approche du bas de la bande de conduction, elle diminue. Cela conduit à une augmentation de la durée totale du processus de résorption du PFE avec une diminution de l'amplitude du PFE (voir Fig. 5, 6).

où A li et l sont l'amplitude du processus de relaxation d'épuisement de l'état profond et sa constante de temps.

Les processus de relaxation associés à l'état profond ne modifient pas la constante de temps avec les changements d'intensité de l'impulsion de rayonnement. Cela nous permet de les distinguer des processus de relaxation associés au PS. En même temps, à partir d'une certaine valeur i, lorsque E i >(qV k -E 0) et A li =A li+1, le terme d'exposant e -t/ l disparaît dans la relation (4"). Ceci peut être utilisé pour déterminer la valeur de E 0 .

Notez que lorsque l’intensité du rayonnement augmente de zéro à saturation, la constante de temps du processus de relaxation de résorption du NNS reste inchangée.

Notons Q li la valeur de la charge de résorption du GU par unité de surface de la surface éclairée du semi-conducteur. L'amplitude A li est liée à Q l1 par la relation :

De l'autre côté

où N l est la concentration volumétrique de GU. B montre que w 2 -w 1 =h 2 -h 1. Dans le cas d'une couche de charge d'espace appauvrie, le potentiel électrostatique varie selon une dépendance parabolique (comme dans le cas de la barrière de Schottky). Pour semi-conducteur de type n

En remplaçant (11) et (12) dans (10) et (10) dans (9), nous obtenons

La relation (13) permet de déterminer la concentration de GU. La section efficace de capture du GU - l peut être calculée pour E 0 et l connus à partir de la relation :

où g est le coefficient de dégénérescence de l'État.

Ainsi, après avoir déterminé les paramètres des processus de relaxation IPPE lorsque l'intensité du rayonnement passe de zéro à saturation, il est possible de déterminer les paramètres électrophysiques suivants du semi-conducteur : potentiel de surface Vk, charge de surface Qs, densité Nsi et section efficace de capture de Si PS, ainsi que la concentration Nl, l'énergie E 0 et la section efficace de capture l GU.

Dans le cas de deux BL ou plus, des exponentielles supplémentaires avec une constante de temps qui ne dépend pas de l'intensité du rayonnement apparaîtront dans les relations (2"), (3") et (4"), mais l'algorithme de détermination du BL et les paramètres PS ne changeront pas de manière significative.

Ci-dessus, nous avons considéré le cas où une tension nulle était appliquée à l'électrode capacitive à partir de la source de tension 10 et où le potentiel de surface était déterminé uniquement par les propriétés de la surface du semi-conducteur. Lorsqu'une tension est appliquée à partir d'une source 10 de polarité positive ou négative, une charge supplémentaire est induite à la surface du semi-conducteur et le diagramme d'énergie se déplace vers le bas ou vers le haut. Cela permet de déterminer les paramètres du PS et du GU dans une plage d'énergie plus large sur toute la bande interdite.

Considérons ensuite l'algorithme permettant de déterminer la durée de vie volumétrique de la charge non conductrice mc. Comme on le sait, mc est lié à la longueur d'onde diffuse L p. Pour calculer ce paramètre, il est nécessaire de déterminer la dépendance du signal IPPE sur l'intensité de l'impulsion de rayonnement, au moins à deux longueurs d'onde. Ensuite, vous devez sélectionner deux valeurs d'intensité de rayonnement I 01 et I 02, correspondant à deux longueurs d'onde 1 et 2, auxquelles les valeurs IPPE stationnaires V 01 et V 02 sont égales entre elles. La longueur diffuse est déterminée par l'expression :

où 1 =c/ 1 ; 2 =c/ 2 ; 1 et 2 - coefficients d'absorption du rayonnement électromagnétique aux longueurs d'onde 1 et 2 ; h est la constante de Planck, c est la vitesse de la lumière dans le vide.

La durée de vie volumétrique du NNZ est déterminée par la relation :

où D est le coefficient de diffusion.

A noter que l'analyse de la dépendance de l'amplitude et de la forme du signal IPPE sur l'intensité du rayonnement permettra d'optimiser les valeurs de I01 et I02, qui fournissent la plus petite erreur dans la détermination de mc.

A titre d'exemple, nous présentons les résultats d'une étude utilisant la méthode proposée d'une rondelle de silicium KEF 4.5 d'un diamètre de 100 mm et d'une épaisseur de 700 microns. La figure 4 montre les enregistrements IPPE sur cette laveuse avec une durée d'impulsion de rayonnement de 1 ms, une longueur d'onde de 0,87 µm et une puissance de source de rayonnement de 200 mW. Le diamètre de la zone irradiée était de 3 mm. La constante de temps du circuit de mesure était de 0,3 s. La figure 5 montre des graphiques IPPE normalisés. La normalisation est effectuée de telle manière que les débuts du déclin des graphiques d'impulsions photovoltaïques de surface coïncident. On constate que la forme de l’impulsion dépend fortement de l’intensité du rayonnement. À mesure qu’elle augmente, la raideur des bords d’attaque et de fuite augmente, ce qui indique une augmentation de la contribution de processus de relaxation plus rapides. Le potentiel de surface de la rondelle étudiée était de 0,24 V, ce qui correspond à la charge de surface Q S = 2,9.10 -7 K/cm 2 (1,8.10 12 particules chargées par cm²).

La figure 7 montre des graphiques d'incréments dans le bord arrière de l'IPPE lorsque l'amplitude du signal augmente de 0 à 20 mV - ligne continue, de 20 à 30 mV - petite ligne pointillée, de 30 à 40 mV - grande ligne pointillée ; La figure 8 montre les mêmes graphiques lorsque l'amplitude du signal augmente de 70 à 80 mV - une ligne continue, de 80 à 90 mV - une petite ligne pointillée, de 90 à 100 mV - une grande ligne pointillée. Le traitement des résultats de mesure a consisté à décomposer les graphiques des incréments du front arrière du signal IPPE en exponentielles à l'aide d'un programme de régression non linéaire standard. Les résultats du calcul sont présentés dans le tableau 1. Dans ce tableau, E est le milieu de la plage d'énergie pour laquelle le calcul a été effectué. Les exposants obtenus à la suite des calculs sont divisés en quatre groupes. Le premier groupe comprend les exponentielles avec une constante de temps ne dépassant pas 10 μs. Cela donne des raisons de les associer aux processus de résorption des porteurs de charge hors équilibre. Le deuxième groupe comprend les exponentielles avec une constante de temps de l'ordre de plusieurs dizaines de microsecondes, le troisième - plusieurs centaines de microsecondes et le quatrième - de l'ordre de plusieurs millisecondes. Ces trois groupes d'exponentielles sont très probablement associés à l'épuisement des PS situés dans la plage d'énergie de 0 à 0,24 eV. A noter qu'une même énergie correspond à plusieurs exponentielles avec des constantes de temps sensiblement différentes. Cela indique que les PS avec des sections efficaces de capture différentes correspondent à la même énergie, c'est-à-dire de nature physique différente.

Littérature

1. Pavlov L.P. Méthodes de mesure des paramètres des matériaux semi-conducteurs. M. : Ecole Supérieure, 1987. 239 p.

2. Norme ASTM F 391-96. Méthodes de test standard pour la longueur de diffusion des porteurs minoritaires dans les semi-conducteurs extrinsèques par mesure du photovoltage de surface à l'état stable.

3. Rusakov N.V., Kravchenko L.N., Podshivalov V.N. Méthode de détermination des paramètres électrophysiques des semi-conducteurs. Brevet RF n° 2080611.

4. Rjanov A.V. Processus électroniques à la surface des semi-conducteurs. M. : Nauka, 1971, 480 p.

5. Berman L.S., Lebedev A.A. Spectroscopie capacitive des centres profonds dans les semi-conducteurs. - L. : Science, succursale de Léningrad, 1981.

FORMULE DE L'INVENTION

1. Procédé pour déterminer les paramètres électriques de semi-conducteurs, comprenant la création d'une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la transition barrière surface-volume du semi-conducteur en irradiant une tranche semi-conductrice située sur un support de table conducteur avec des impulsions rectangulaires de rayonnement électromagnétique, le dont l'énergie quantique est supérieure au seuil d'énergie pour la génération de porteurs de charge libres dans la plaquette semi-conductrice, à travers une électrode capacitive, qui est une plaque conductrice transparente située parallèlement à la surface de la plaquette semi-conductrice, enregistrant ladite différence de potentiel hors équilibre par déterminer l'amplitude et la forme des impulsions de tension entre l'électrode capacitive et la table de support mentionnée, calculer les paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résolution de la différence de potentiel hors équilibre sur la transition de barrière mentionnée par l'amplitude et la forme des impulsions de tension sur la électrode capacitive mentionnée et le calcul des paramètres des processus de relaxation des paramètres électrophysiques du semi-conducteur, caractérisé en ce que la durée des impulsions de rayonnement électromagnétique est fixée à une durée supérieure au temps d'établissement d'une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la transition barrière surface - volume de le semi-conducteur, et l'intervalle de temps entre les impulsions de rayonnement fixent plus de temps pour la résorption de cette différence de potentiel hors équilibre, tandis que l'enregistrement de la tension sur ladite électrode capacitive est effectué en déterminant l'amplitude et la forme des impulsions de tension au moyen d'un appareil de mesure circuit dont la constante de temps est égale au produit de la capacité entre l'électrode capacitive et la plaquette semi-conductrice par la résistance d'entrée de ce circuit de mesure, plus de temps pour l'établissement et la résorption de la différence de potentiel hors équilibre mentionnée, enregistrement du hors équilibre différence de potentiel à la surface de transition barrière - volume du semi-conducteur et calcul des paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résolution de la différence de potentiel hors équilibre à la surface de transition barrière - volume du semi-conducteur est effectué à plusieurs intensités différentes d'impulsions électromagnétiques rayonnement, augmentant des valeurs minimales auxquelles il est encore possible d'enregistrer une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la jonction barrière, jusqu'à au moins des valeurs auxquelles il est possible d'enregistrer en toute confiance qu'une augmentation de l'amplitude de tension entre le l'électrode capacitive et la table support avec une augmentation de l'intensité du rayonnement d'une valeur fixe est inférieure à l'amplitude du signal correspondant à l'intensité du rayonnement, numériquement égale à cette valeur fixe, et les paramètres des états de surface, les paramètres des niveaux profonds et la valeur du potentiel de surface sont calculés à partir de la dépendance des paramètres des processus de relaxation sur l'intensité des impulsions de rayonnement.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résolution d'une différence de potentiel hors équilibre entre le volume et la surface du semi-conducteur sont déterminés en créant une différence de potentiel électrique entre l'électrode capacitive et le support. tableau, et les paramètres des niveaux profonds et des états de surface sont calculés à partir des dépendances des processus de relaxation sur l'intensité des impulsions de rayonnement, ainsi que sur la polarité et l'ampleur de la différence de potentiel mentionnée entre l'électrode capacitive et le support.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dépendance des paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résolution d'une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la transition barrière surface - volume du semi-conducteur sur l'intensité de l'impulsion de rayonnement est déterminée à deux ou plus de longueurs d'onde de rayonnement électromagnétique, et la durée de vie volumétrique des porteurs de charge minoritaires sont calculées à partir des dépendances des paramètres des processus de relaxation d'établissement et de résolution d'une différence de potentiel hors équilibre au niveau de la surface de transition barrière - volume du semi-conducteur, à la fois sur l'intensité de l'impulsion du rayonnement électromagnétique et sur la longueur d'onde de ce rayonnement.

2. Calcul des dépendances en température des paramètres électrophysiques des semi-conducteurs

Afin de calculer les paramètres nécessaires, j'ai saisi les valeurs nécessaires, telles que :

Charge électronique

Masse atomique au repos

Énergie d'ionisation au niveau du donneur

Masses électroniques le long des axes principaux des ellipsoïdes

Masses de trous le long des axes principaux des ellipsoïdes

Nombre de vallées dans la zone de conduction

Nombre de vallées dans la bande de valence

Concentration d'atomes donneurs

Constante de Boltzmann

Largeur de bande interdite

Température

constante de Planck

Cela a été suivi par la nécessité de les convertir au système SI. Maintenant que toutes les données sont devant nous, nous pouvons commencer par un calcul approximatif de la dépendance de la concentration électronique à la température.

2.1 Calcul approximatif de la dépendance de la concentration électronique à la température

Pour commencer, j'ai trouvé la température moyenne et la masse effective des électrons et des trous, qui sont ensuite nécessaires pour calculer la densité effective d'états dans les bandes de valence et de conduction et

3) calcul de la capacité thermique cn et de la quantité de chaleur du processus q ; 4) calcul du travail de changement de volume l et du travail externe du processus l`. 5) calcul des modifications des fonctions thermodynamiques : a) énergie interne, b) enthalpie, c) entropie...

Analyse du processus polytropique d'un mélange de gaz parfaits

La relation entre les pressions et les volumes dans les états initial et final découle de (10) ; des relations pour les températures et les pressions ou les températures et les volumes peuvent être obtenues...

Analyse des modes et sélection des principaux paramètres du système de transport de puissance

Pour chaque section standard d'une ligne d'un type et d'une tension donnés, nous tracerons la dépendance des coûts réduits sur la puissance З=f(Р). Cette expression est, selon une parabole de la forme 3=A+BI2nb, où Inb=. Par )