Тестова структура для визначення параметрів генерації та рекомбінації в процесі виготовлення p-i-n діодів

1. Тестова стр уктура для визначення параметрів генерації та рекомбінації в процесі виготовлення p-i-n діодів для реєстрації зворотного струму через р-n перехід керованого полем діода, яка має область (1) іншого типу провідності відносно напівпровідникової основи (2), наприклад, р+ область, розташовану на основі n-типу, область керованого збіднення (3), що примикає до області (1), шар ізолятора (5), що покриває основу зі сторони згаданої р+ області, нанесений на шар ізолятора керуючий польовий електрод (6), що знаходиться в межах області (3), яка відрізняється тим, що згадана р+ область виконана у вигляді U 1 3 38842 4 Структура представляє собою МДН керований Схематичне зображення процесів, що мають діод, одна з областей якого, наприклад, n+ обмісце в керованому діоді, наведено в [1] на ласть, знаходиться під шаром діелектрику (двостор.141, мал. 5.13. окису кремнію). На шар діелектрику нанесено кеПрототип в поєднанні з описаним методом вируючий польовий електрод деякої площі, один значення впливу поверхневи х центрів генераціїкрай якого знаходиться над краєм згаданої n + рекомбінації є одним з найбільш чутливи х на сьообласті. годнішній день, але він малопридатний при визнаВ залежності від полярності та величини різченні впливу поверхневих пасток зі зменшеною ниці потенціалів між керуючим електродом та крищільністю розміщення, при зменшенні співвідносталом може мати місце або збагачення носіями шення між кількістю поверхневих та об'ємних зарядів поверхневого шару, або його збіднення аж центрів генерації-рекомбінації. до інверсії. Суттєвим недоліком вказаної структури також Зворотний струм такого діода при невеликій є те, що те хнологічно та конструкційно вона відріз(до вольта) напрузі на р-n переході залежить від няється від конкретних виробів, що не дає змоги кількості генерованих в об'ємі та на поверхні крисврахувати під час виміру особливості впливу поталу носіїв зарядів, що потрапляють до області верхневих центрів генерації-рекомбінації на конкпросторового заряду р-n переходу. При збагаченні ретні прилади, що виготовляються. поверхневого шару наявні поверхневі пастки Задача - створення пристрою, вільного від утримують захоплені носії зарядів і зворотний вказаних недоліків. Технічне рішення поставленої струм діода залежить в основному від кількості задачі досягається тим, що: носіїв, генерованих в області просторового заряду 1. Маючи на меті створення тестової структур-n переходу. ри, що забезпечить більшу чутли вість методу, що При відсутності будь-якої напруги на керуючовикористовується з прототипом, заявник пропонує, му електроді, поверхневі пастки продовжують згідно Фіг.1, наступну будову пристрою: область утримувати носії зарядів і зворотний струм через (1), наприклад, р+ область діода, що знаходиться р-n перехід залишається незмінним. При поступов електричному контакті з нанесеним шаром метавому збільшенні збіднюючої напруги поверхневі та лу з виводом (8), розташована на поверхні nоб'ємні пастки починають втрачати захоплені та напівпровідникової основи (2) з виводом для підзахоплювати нові носії, тобто інтенсифікується ключення (4), має поверхню рівної величини з репроцес генерації-рекомбінації, що призводить до альним р-i-n діодом, що виготовляється, але викозбільшення струму через р-n перехід за рахунок нана у вигляді зигзагоподібної вузької стрічки з носіїв, що генерувались на поверхні розділу діелеметою збільшення відносної величини впливу поктрик-напівпровідник МДН структури та в приповеверхневих центрів генерації-рекомбінації, які локархневій області. лізовані в області керованого збіднення (3), що В процесі поступового росту напруги на керуприлягає до границь області (1), шар ізолятора (5), ючому електроді ступень збіднення підвищується, нанесений на поверхню основи зі сторони р- облащо призводить до подальшого збільшення генерасті діода та польовий електрод (6) з виводом (7). ційного струму. При подальшому рості напруги на 2. Тестова стр уктура за п. 1 з тим, що згідно керуючому електроді починається інверсія на поФіг.2 з метою подальшого збільшення чутливості верхні напівпровідника, струм через р-n перехід та виділення поверхневої складової струму, р+ спочатку перестає рости, а потім, по мірі збільобласть зі збільшеним периметром (1) та площею шення інверсії що супроводжується блокуванням за п. 1 виконано так, що її периметр вдвічі переповерхневих пасток, визначається тільки об'ємною вищує периметр р+ області діоду, що виготовлягенерацією та падає до рівня, визначеного формується, та має форму згаданої області і має вивід лою 5.39, наведеною в [1], стор.142: (10), що разом з виводом (8) використовується для Ig v=(SП.Е.+S pn) enіW/τg підключення до диференційного підсилювача де: Ig v - струм об'ємної генерації; струму, або до двох незалежних цифрових виміSП.Е. - площа польового електроду; рювачів струм у з ціллю вимірювання поверхневої Spn - площа р-n переходу; складової струму шляхом віднімання значення е - заряд електрона; струму через р+ область (9) від значення струму nі - щільність розміщення центрів генераціїчерез р+ область (1). Польові електроди (6) струкрекомбінації; тури об'єднані та мають спільний вивід (7). W - глибина збідненого шару в поверхневій 3. Тестова структура за п. 1, 2 з тим, що згідно області напівпровідника; Фіг.3 з метою одночасного вимірювання поверхнеτg - об'ємний генераційний час життя. вої та об'ємної складових зворотного струму, та Різниця між максимальним зворотним струмом вимірювання цих складових при усіх значеннях через р-n перехід та його кінцевим значенням і є керуючої напруги, додано область (11) з виводом струмом, обумовленим впливом поверхневих (12), підключеним до окремого підсилювача струцентрів. му, а значення об'ємного струму виходить з відніТаким чином, в прототипі більш простим мемання значення поверхневого струму, отриманого тодом (через вимірювання зворотного струму) резгідно п. 2, від значення струму через область (11). алізовано визначення впливу поверхневих центрів Польові електроди (6) структури об'єднані та магенерації-рекомбінації на роботу досліджуваного ють спільний вивід (7). діоду. Перелік графічних матеріалів 1. Фіг.1 представляє схематичну будову пристрою за п. 1 з умовним зображенням напівпровід 5 38842 6 никової основи, р+ області, області локалізації зультаті чого струм через діод приймає кінцеве поверхневих центрів генерації-рекомбінації, значення, обумовлене об'ємною генерацією. За польового електроду та допоміжних елементів рахунок цільового збільшення відношення площі тестової структури. області (3) до площі р+ області (1) відповідно (від2. Фіг.2 представляє схематичну будову приносно прототипу) збільшується різниця між максистрою за п. 2, що розроблений з метою визначенмальним та кінцевим струмами, яка дає змогу виня впливу поверхневих центрів генераціїзначити вплив поверхневої генерації. рекомбінації зі зменшеною щільністю розміщення 2. Вплив наявних в результаті комплексу те хпорівняно з пристроєм за п. 1 та має додаткову р+ нологічних операцій поверхневих центрів генераобласть зі зменшеним впливом поверхневих стації-рекомбінації з подальшим зменшенням щільнонів, загальний керуючий польовий електрод та сті розміщення визначається завдяки різниці між допоміжні елементи тестової стр уктури. струмами через область (1), та область (9), що 3. Фіг.3 представляє схематичну будову припідключені через виводи (8) та (10) до входу дистрою за п. 3, що розроблений з метою визначенференційного підсилювача струму, або окремих ня впливу поверхневих та об'ємних центрів генецифрових підсилювачів стр уму. Оскільки струми, рації-рекомбінації зі зменшеною щільністю зумовлені об'ємною генерацією, при умові рівних розміщення порівняно з пристроєм за п. 1 та має площин керованих електродів близькі за значендві однакові додаткові р+ області зі зменшеним ням та мають однаковий напрямок, вони не впливпливом поверхневих станів, загальний керуючий вають на вихідний сигнал підсилювача, що дає польовий електрод та допоміжні елементи тестозмогу збільшити чутливість за рахунок зменшення вої стр уктури. ефекту взаємного маскування струмів, а в разі Робота заявленого пристрою використання окремих підсилювачів дозволяє ви1. Наявні в результаті комплексу те хнологічних значити поверхневий струм шляхом віднімання від операцій поверхневі та об'ємні центри генераціївеличини струму через р+ область з більшим перекомбінації на початковому етапі вимірювання, риметром, величини струму через р+ область з при відсутності збіднюючої напруги на керуючому меншим периметром. польовому електроді (6) в основному утримують 3. Вплив наявних в результаті комплексу те хзахоплені носії зарядів і їх вплив на зворотний нологічних операцій поверхневих та об'ємних струм діода обумовлений температурною генерацентрів генерації-рекомбінації з зменшеною щільцією. При перевищенні деякого значення збіднююністю розміщення визначається завдяки різниці чої напруги, темп генерації як поверхневими, так і між струмами через область (1), та область (9), а об'ємними центрами починає зростати, в процесі величина струму, обумовленого об'ємною генераформування області просторового заряду, прицією, визначається як різниця між поверхневим близно рівної за площею керуючому електроду. струмом та струмом через область (11). Оскільки При дальшому зростанні напруги на керуючому всі значення струмів отримані одночасно, можливо електроді, під ним виникає область інверсії, що простежити зміни поверхневого та об'ємного струзливається з р- областю (1) діода і поверхневі му у динаміці. центри генерації-рекомбінації блокуються, в ре 7 Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 38842 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601