181136. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés félvezető elemek tranziens kapacitásváltozásának mérésére
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY 181136 # Bejelentés napja: 1980. VI. 07. (1439/80) Nemzetközi osztályozás: NSZO3 : G 01 R 31/26 I S^badalmi Tár. ' í ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Közzététel napja: 1982. IX. 28. Megjelent: 1984. XII. 31. V* ....... . uL~ 'DOW Feltalálók: Szabadalmas: Dr. Ferenczi György fizikus 28%, Horváth Péter fizikus 28%, Tóth Ferenc fi- MTA Műszaki Fizikai Kutató zikus 28%, Kiss József fizikus 11%, Boda János üzemmérnök 5%, Budapest Intézete, Budapest Eljárás és berendezés félvezető elemek tranziens kapadtásváltozásának mérésére 1 A találmány tárgya eljárás és berendezés félvezető elemek tranziens kapacitásváltozásának mérésére. Mint ismeretes, a félvezető elemek p-n átmenetei közelében levő kiürített tartomány vagy tértölté$i réteg kapacitásváltozása időbeli lefolyásának mérésével meghatározható a félvezetők tilos sávjában levő lokális állapotok (idegen atomok, ponthibák, diszlokációk. stb.) koncentrációja, aktivációs energiája, termikus és optikai befogási hatáskeresztmetszetei. A tiltott sávban levő lokalizált állapotok töltésállapotának megváltozása a kapacitás változásaként mérhető. E vizsgálat során a lokalizált állapotokat periodikusan betöltik és kiürítik, és az ennek hatására létrejövő periodikus kapacitásváltozás amplitúdója az energiaállapotok koncentrációjával, időbeli lefolyása a hőmérséklet függvényében a kérdéses állapotok aktivációs energiájával és termikus befogási hatáskeresztmetszetével meghatározott. A lokalizált állapotok töltésállapotának megváltoztatását általában a p-n átmenetre adott feszültség-, áram- vagy fényimpulzusok végzik. Ezt a mérési eljárást „Mély nívók tranzienes spektroszkópiájának” (Deep Level Transient Spectroscopy: továbbiakban DLTS) nevezik, és az ezen a mérési elven működő berendezések a félvezető elemek fejlesztésének és gyártásellenőrzésének nélkülözhetetlen eszközei. 181136 m A DLTS eljárást átfogóan ismerteti a G. L. Miller, D. V. Lang és L. C. Kimerling: „Capacitance Transient Spectroscopy” című cikke (Ann. Rev. Mater Sei. 1977, pp 377—448) és a cikkben össze- 5 foglalják a tranziens kapacitásváltozások méréséhez alkalmazott berendezéseket. A kapacitásváltozások mérése úgy történik, hogy a mérendő félvezető elemet reprezentáló diódát mérőhídba kapcsolják, ahol a dióda a híd egyik 10 ágában helyezkedik el, és a híd másik ágába kiegyenlítő kondenzátort kapcsolnak, amelynek kapacitása a dióda kapacitásával egyezik meg. A híd két ágát szimmetrikus nagyfrekvenciás transzformátoron keresztül nagyfrekvenciás jellel vezérlik. 15 A nagyfrekvenciás jelen kívül a mérőkörnek a diódát tartalmazó ágába impulzustranszformátoron keresztül négyszögimpulzus sorozatot kapcsolnak a mérendő diódára. Az impulzusok ismétlődési ideje és kitöltési tényezője a DLTS eljárással összhangban 20 széles határok között változtatható. Az impulzusok tartama alatt a diódára nyitó- vagy kismértékben záróirányú feszültséget kapcsolnak, és ezen impulzusok befejeződésétől a periódus végéig a dióda nagyobb záróirányú feszültséget kap. A dióda kapa- 25 citása a két különböző rákapcsolt feszültség esetén lényegesen megváltozik, és ez a változás 2—3 decimális nagyságrendet is kithet, míg a záróirányú impulzusok tartama alatt tipikusan négy decimális nagyságrenddel kisebb kapacitásváltozás — lecsen- 30 gés - jön létre. »
