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

1. Тестова структура для визначення параметрів генерації та рекомбінації носіїв заряду в процесі виготовлення р-і-n діодів, що має область (1) іншого типу провідності відносно напівпровідникової основи (2), наприклад р+-область, розташовану на напівпровідниковій основі n-типу провідності, область керованого збіднення (3), що прилягає до р+-області (1), шар ізолятора (5), що покриває р+область та частину напівпровідникової основи, нанесений на шар ізолятора керуючий польовий електрод (6), який розташований в межах області керованого збіднення (3), яка відрізняється тим, C2 2 (19) 1 3 91578 4 логічним операціям в процесі виготовлення тих чи SП.Е. - площа польового електроду; інших приладів. Spn - площа р-n переходу; Суттєвим недоліком вказаної структури є те, e - заряд електрона; що технологічно та конструкційно вона відрізняni - щільність розміщення центрів генераціїється від конкретних виробів, що не дає змоги рекомбінації; врахувати під час виміру особливості впливу поW - глибина збідненого шару в поверхневій верхневих центрів генерації-рекомбінації на конкобласті напівпровідника; ретні прилади, що виготовляються. Диференційg - об'ємний генераційний час життя. ний метод порівняння низькочастотних та Різниця між максимальним зворотним струмом високочастотних кривих залежності ємності від через р-n перехід та його кінцевим значенням і є постійної напруги на конденсаторі, що використострумом, обумовленим впливом поверхневих вується з даною структурою, складний апаратурно центрів. та вимагає громіздких розрахунків по результатах Таким чином, в прототипі більш простим мевимірювань, що обмежує використання структури тодом (через вимірювання зворотного струму) рета методу в умовах масового виробництва. алізовано визначення впливу поверхневих центрів Також відома тестова структура для дослігенерації-рекомбінації на роботу досліджуваного дження ступеня поверхневої та об'ємної генерації діоду. та рекомбінації носіїв зарядів, описана в [1], Схематичне зображення процесів, що мають стор.141-143, вибрана заявником в якості прототимісце в керованому діоді, наведено в [1] на пу. стор.141, мал.5.13. Структура представляє собою МДН керований Прототип в поєднанні з описаним методом видіод, одна з областей якого, наприклад, n+ обзначення впливу поверхневих центрів генераціїласть, знаходиться під шаром діелектрику (двоорекомбінації є одним з найбільш чутливих на сьокису кремнію). На шар діелектрику нанесено керугоднішній день, але він малопридатний при визнаючий польовий електрод деякої площі, один край ченні впливу поверхневих пасток зі зменшеною якого знаходиться над краєм згаданої n+ області. щільністю розміщення, при зменшенні співвідноВ залежності від полярності та величини різшення між кількістю поверхневих та об'ємних ниці потенціалів між керуючим електродом та крицентрів генерації-рекомбінації. сталом може мати місце або збагачення носіями Суттєвим недоліком вказаної структури також зарядів поверхневого шару, або його збіднення аж є те, що технологічно та конструкційно вона відріздо інверсії. няється від конкретних виробів, що не дає змоги Зворотний струм такого діода при невеликій врахувати під час виміру особливості впливу по(до вольта) напрузі на р-n переході залежить від верхневих центрів генерації-рекомбінації на конккількості генерованих в об'ємі та на поверхні крисретні прилади, що виготовляються. талу носіїв зарядів, що потрапляють до області Задача - створення пристрою, вільного від просторового заряду р-n переходу. При збагаченні вказаних недоліків. поверхневого шару наявні поверхневі пастки Технічне рішення поставленої задачі досягаутримують захоплені носії зарядів і зворотний ється тим, що: струм діода залежить в основному від кількості 1. Маючи на меті створення тестової структуносіїв, генерованих в області просторового заряду ри, що забезпечить більшу чутливість методу, що р-n переходу. використовується з прототипом, заявник пропонує, При відсутності будь-якої напруги на керуючозгідно Фіг.1, наступну будову пристрою: область му електроді, поверхневі пастки продовжують (1), наприклад, р+ область діода, що знаходиться утримувати носії зарядів і зворотний струм через в електричному контакті з нанесеним шаром метар-n перехід залишається незмінним. При поступолу з виводом (8), розташована на поверхні nвому збільшенні збіднюючої напруги поверхневі та напівпровідникової основи (2) з виводом для підкоб'ємні пастки починають втрачати захоплені та лючення (4), має поверхню рівної величини з реазахоплювати нові носії, тобто інтенсифікується льним р-i-n діодом, що виготовляється, але викопроцес генерації-рекомбінації, що призводить до нана у вигляді зигзагоподібної вузької стрічки з збільшення струму через р-n перехід за рахунок метою збільшення відносної величини впливу поносіїв, що генерувались на поверхні розділу діелеверхневих центрів генерації-рекомбінації, які локактрик-напівпровідник МДН структури та в приповелізовані в області керованого збіднення (3), що рхневій області. прилягає до границь області (1), шар ізолятора (5), В процесі поступового росту напруги на керунанесений на поверхню основи зі сторони р- облаючому електроді ступень збіднення підвищується, сті діода та польовий електрод (6) з виводом (7). що призводить до подальшого збільшення генера2. Тестова структура за п.1 з тим, що згідно ційного струму. При подальшому рості напруги на фіг.2 з метою подальшого збільшення чутливості керуючому електроді починається інверсія на пота виділення поверхневої складової струму, р+ верхні напівпровідника, струм через р-n перехід область зі збільшеним периметром (1) та площею спочатку перестає рости, а потім, по мірі збільпо п.1 виконано так, що її периметр вдвічі перевишення інверсії що супроводжується блокуванням щує периметр р+ області діоду, що виготовляєтьповерхневих пасток, визначається тільки об'ємною ся, та має форму згаданої області і має вивід (10), генерацією та падає до рівня, визначеного формущо разом з виводом (8) використовується для підлою 5.39 , наведеною в [1], стор.142: ключення до диференційного підсилювача струму, IgV = (SП.Е. + Spn) eniW/ g або до двох незалежних цифрових вимірювачів де: IgV - струм об'ємної генерації; струму з ціллю вимірювання поверхневої складо 5 91578 6 вої струму шляхом віднімання значення струму цією. При перевищенні деякого значення збіднюючерез р+ область (9) від значення струму через р+ чої напруги, темп генерації як поверхневими, так і область (1). Польові електроди (6) структури об'єоб'ємними центрами починає зростати, в процесі днані та мають спільний вивід (7). формування області просторового заряду, приб3. Тестова структура за п.1, 2 з тим, що згідно лизно рівної за площею керуючому електроду. При фіг.3 з метою одночасного вимірювання поверхнедальшому зростанні напруги на керуючому електвої та об'ємної складових зворотного струму, та роді, під ним виникає область інверсії, що зливавимірювання цих складових при усіх значеннях ється з р- областю (1) діода і поверхневі центри керуючої напруги, додано область (11) з виводом генерації-рекомбінації блокуються, в результаті (12), підключеним до окремого підсилювача стручого струм через діод приймає кінцеве значення, му, а значення об'ємного струму виходить з відніобумовлене об'ємною генерацією. За рахунок цімання значення поверхневого струму, отриманого льового збільшення відношення площі області (3) згідно п. 2, від значення струму через область (11). до площі р+ області (1) відповідно (відносно проПольові електроди (6) структури об'єднані та матотипу) збільшується різниця між максимальним та ють спільний вивід (7). кінцевим струмами, яка дає змогу визначити вплив Перелік графічних матеріалів поверхневої генерації. 1. Фіг.1 представляє схематичну будову при2. Вплив наявних в результаті комплексу техстрою за п.1 з умовним зображенням напівпровіднологічних операцій поверхневих центрів генераникової основи, р+ області, області локалізації ції-рекомбінації з подальшим зменшенням щільноповерхневих центрів генерації-рекомбінації, сті розміщення визначається завдяки різниці між польового електроду та допоміжних елементів струмами через область (1), та область (9), що тестової структури. підключені через виводи (8) та (10) до входу ди2. Фіг.2 представляє схематичну будову приференційного підсилювача струму, або окремих строю за п.2, що розроблений з метою визначення цифрових підсилювачів струму. Оскільки струми, впливу поверхневих центрів генерації-рекомбінації зумовлені об'ємною генерацією, при умові рівних зі зменшеною щільністю розміщення порівняно з площин керованих електродів близькі за значенпристроєм за п.1 та має додаткову р+ область зі ням та мають однаковий напрямок, вони не вплизменшеним впливом поверхневих станів, загальвають на вихідний сигнал підсилювача, що дає ний керуючий польовий електрод та допоміжні змогу збільшити чутливість за рахунок зменшення елементи тестової структури. ефекту взаємного маскування струмів, а в разі 3. Фіг.3 представляє схематичну будову привикористання окремих підсилювачів дозволяє вистрою за п. 3, що розроблений з метою визначензначити поверхневий струм шляхом віднімання від ня впливу поверхневих та об'ємних центрів геневеличини струму через р+ область з більшим перації-рекомбінації зі зменшеною щільністю риметром, величини струму через р+ область з розміщення порівняно з пристроєм за п.1 та має меншим периметром. дві однакові додаткові р+ області зі зменшеним 3. Вплив наявних в результаті комплексу техвпливом поверхневих станів, загальний керуючий нологічних операцій поверхневих та об'ємних польовий електрод та допоміжні елементи тестоцентрів генерації-рекомбінації з зменшеною щільвої структури. ністю розміщення визначається завдяки різниці Робота заявленого пристрою між струмами через область (1), та область (9), а 1. Наявні в результаті комплексу технологічних величина струму, обумовленого об'ємною генераоперацій поверхневі та об'ємні центри генераціїцією, визначається як різниця між поверхневим рекомбінації на початковому етапі вимірювання, струмом та струмом через область (11). Оскільки при відсутності збіднюючої напруги на керуючому всі значення струмів отримані одночасно, можливо польовому електроді (6) в основному утримують простежити зміни поверхневого та об'ємного струзахоплені носії зарядів і їх вплив на зворотний му у динаміці. струм діода обумовлений температурною генера 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 91578 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601