close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY1700

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 1700
(13) C1
(19)
6
(51) H 01L 21/66,
(12)
G 01N 21/35
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СВОБОДНЫХ
НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В КРЕМНИИ
(21) Номер заявки: 595
(22) 05.08.1993
(46) 30.03.1997
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Литвинов В.В., Покотило Ю.М., Уренев
В.И. (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(57)
Способ определения концентрации свободных носителей заряда в кремнии, при котором облучают образец ИК-излучением из диапазона длин волн больших края собственного поглощения и меньших края решеточного поглощения и определяют концентрацию свободных носителей заряда по изменению оптических
свойств кремния, отличающийся тем, что образец облучают двумя пучками излучения с длинами волн вне
полосы поглощения междоузельного кислорода с максимумом, равным 5,81 мкм, измеряют отношение коэффициентов пропускания двух пучков излучения, а концентрацию свободных носителей заряда Р определяют по
формуле:
Р=
T
1
1
⋅ 1,68
ln 1 ,
1, 68
А ⋅ d λ 2 − λ1
T2
где А=2,29⋅10-18 - для кремния р-типа;
А=1,71⋅10-18 - для кремния n-типа;
d - толщина образца ¨см ¨;
λ1 - длина волны излучения одного пучка, «мкм«;
λ2 - длина волны излучения другого пучка, ¨мкм¨;
Т1 - коэффициент пропускания излучения с λ1;
Т2 - коэффициент пропускания излучения с λ2.
Фиг. 1
1
BY 1700 C1
(56)
1. Батавин В.В. и др. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. -М., 1985. - С. 264.
2. Вестник МГУ, физ.астраном, 1982, 23, № 2, С. 25-28.
3. Павлов Л.П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов. - М., 1987. - С. 214-216
- прототип.
Изобретение относится к области электронной техники, в частности к методам контроля параметров полупроводниковых материалов, и может быть использовано для измерения концентрации свободных носителей заряда в кремнии.
Известны способы, предназначенные для определения концентрации свободных носителей заряда в полупроводниковых материалах, которые используют эффект Холла, зондовые измерения электропроводности
и оптические методы [1,2]. Однако эти способы требуют для своего осуществления наличия электрических
контактов, специальной обработки поверхности и формы используемых объектов и, таким образом, относятся к разрушающим методам контроля.
Наиболее близким техническим решением является способ определения концентрации носителей заряда
по поглощению, основанный на экспериментальной зависимости коэффициента поглощения от концентрации [3]. Однако известный способ является разрушающим, так как для своей реализации требует определения коэффициентов отражения и пропускания, что связано с изготовлением образцов специальной формы и
оптической обработки облучаемых поверхностей. Кроме того, способ [3] применяется, главным образом, для
измерения сильно легированных (больших 1018 см-3) полупроводников.
Задача определения концентрации свободных носителей заряда в кремнии неразрушающим способом в
предлагаемом изобретении решается путем облучения объекта двумя пучками ИК-излучения вне полосы поглощения с максимумом, равным 5,81 мкм, из диапазона длин волн, больших края собственного поглощения
кремния и меньших края решеточного поглощения, измерения отношения коэффициентов пропускания в
области длин волн облучения, из которого искомую величину определяют на основе обнаруженной новой
взаимосвязи между измеряемыми величинами, что соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".
На фиг.1 изображены зависимости коэффициентов фонового поглощения, нормированного на концентрацию носителей заряда, в кремнии р-типа (1) с удельным сопротивлением р=0,3 и 12 Ом.·см и n-типа (р=1
и 4,4 Ом.·см) (2) от длины волны.
На фиг.2 изображены профили распределения концентрации свободных носителей заряда вдоль оси роста слитков кремния типа КДБ-12 диаметром 100 (1) и 150 (2) мм.
Для реализации неразрушающего метода определения концентрации свободных носителей заряда в предлагаемом способе измеряют отношение коэффициентов пропускания Т1/Т2 двух пучков ИК-излучения из
диапазона длин волн излучения λ1 и λ2 соответственно. Однако для определения искомой величины необходимо знать зависимость коэффициента αн от длины волны. Для описания зависимостей αн=f(λ) обычно используют классическую модель Друде, где αн λ2, или квантово-механическую модель рассеяния фотонов
отдельно на акустических и оптических фононах, что приводит к αн λ1,5. В процессе экспериментальных исследований фонового поглощения на спектрофотометре с автоматической компенсацией решеточного поглощения было обнаружено, что для коэффициента фонового поглощения в кремнии (фиг.1) в диапазоне
длин волн 2<λ<12 мкм справедливо следующее выражение:
(1)
αн=А ·р ·λ1,68,
где р - концентрация свободных носителей заряда;
А=2,29.·10-18 и 1,71·.10-18 для кремния р- и n-типа соответственно. Теоретический анализ зависимости (1)
на основе квантово-механической модели рассеяния фотонов показал, что необходимо учитывать совместное действие обоих механизмов рассеяния на оптических и акустических фононах, а отношение констант их
деформационных потенциалов равно
2,5 . Развитая модель, результаты расчета по которой приведены на
фиг.1 сплошными линиями, описывает экспериментальные зависимости αн=f(λ) в широком диапазоне длин
волн. Причем при λ>12 мкм, когда выполняется классический переход, она совпадает с моделью Друде.
С учетом полученных результатов определение концентрации свободных носителей заряда в кремнии неразрушающим способом осуществляют следующим образом. Облучают объект двумя пучками ИКизлучения с длинами волн λ1 и λ2 из диапазона вне полосы поглощения междоузельного кислорода, измеряют отношения коэффициентов пропускания пучков Т1/Т2, а искомую концентрацию свободных носителей
заряда в соответствии с (1) определяют из выражения:
2
BY 1700 C1
р=
1
Adλ
1, 68
2
1
−λ
1, 68
1
ln(
T1
),
T2
(2)
где d-толщина образца.
В качестве примера реализации поставленной задачи с помощью предлагаемого неразрушающего способа проведены измерения профилей распределения концентраций свободных носителей заряда вдоль оси роста промышленных слаболегированных (<1018 см-3) слитков кремния типа КДБ-12 диаметром 100 и 150 мм,
выращенных методом Чохральского и не подвергавшимся никакой дополнительной обработке. Слитки помещались в устройство, позволяющее облучать их боковую поверхность пучками ИК-излучения и перемещать в направлении, перпендикулярном оптической оси установки. Регистрация параметров излучения
осуществлялась с помощью пироэлектрического фотоприемника и устройства выборки-хранения, что позволяло определить отношение величин Т1/Т2 и, тем самым, в соответствии с выражением (2) концентрацию
свободных носителей заряда. Распределение концентрации носителей заряда вдоль оси роста кристаллов
кремния находилось путем перемещения слитка.
Использование предлагаемого способа определения концентрации свободных носителей заряда в кремнии обеспечивает возможность неразрушающего контроля и упрощения, так как при его реализации устраняется необходимость электрических контактов, специальной формы объектов и оптической обработки
поверхности.
Преимущества способа согласно изобретению могут быть реализованы, например, при контроле процессов выращивания кремния.
Фиг. 2
Cоставитель Н.Б. Суханова
Редактор Т.А. Лущаковская
Корректоры А.М. Бычко, С.А. Тикач
Заказ 2056
Тираж 20 экз.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
130 Кб
Теги
by1700, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа