196262. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető anyagok és szerkezetek elektromosan aktív szennyezéseinek vizsgálatára és mérési elrendezés az eljárás foganatosítására
1 196 262 2 tűk és egyenként 2—2 cm hosszú és 20 fim átmérőjű aranyszállal létesítettünk elektromos hozzávezetést a 6üregen belül, hogy ezzel csökkentsük a 6 üreg felesleges további terhelését. A 6 üregen kívül a 13 impulzusgenerátorhoz a csatlakozást 50 ohmos koaxiális kábelen keresztül biztosítottuk. A17 íélvezctó minta 10 ohm/cm ellenállású, foszforral adalékolt n típusú szilícium kristálydarab volt, melyet 400°C hőmérsékleten nitrogén atmoszférában hőkezeltünk, majd 3 mmx2 mmx0,4 mm méretű lapot készítettünk. A lap egyik oldalára 0,8 mm átmérőjű arany foltott párologtattunk vákuum-párologtatóban, és ez a folt képezte a Schottky-dióda egyik elektródját. A lap másik oldalára ohmos kontaktusként indiumot ötvöztünk. A hókezelés hatására a mintában termikus donorok keletkeztek 5,10*Vcm3 koncentrációban. A mérés során a termikus donorok +/+ + átmeneteinek betöltését, illetve a betöltött nem egyensúlyi töltéshordozók temrikus emisszióját detektáltuk a mikrohullámú abszorpció időbeli megváltozásával. A 6 mikrohullámú üregbe helyezett és lehűtött mintát 55,5 K° és 80,4 K° hőmérséklettartományban hét különböző konstans hőmérsékleten mértük. A mintát — 10 V záró irányú feszültséggel előfeszítettük és 20 ps-os szélességű, 9 V-os impulzusokkal periodikusan gerjesztet tűk. A gerjesztés periódusidejét 0,1 sec és 10~5 sec között folyamatosan változtattuk és a mikrohullámú teljesítményt a 3 kapcsolóval a gerjesztés idejére kikapcsoljuk. A 8 detektorral mert mikrohullámú abszorpció tranziens változását a 15 jelfeldolgozó egységgel átlagoljuk. Ezt a műveletet a 182777 Isz. HU szabadalmi leírásban ismertetett módon vezérelt és szinkronizált lock-in erősítő segítségével végeztük. A mérési eredményeket a 2. ábra mutatja, ahol az x-szel jelölt pontok a különböző hőmérsékleten mért jelmaximumok frekvenciájának felelnek meg. Az ábra a frekvenciában mért jelmaximumok hőmérséklctfüggésének Arrhenius ábrázolása, amely a vizsgált nívó aktivációs energiájának meghatározására szolgál. A mért aktivációs energia E,. » 0,112 eV és ez az érték jól egyezik a termikus donor +/+ + átmenetére hagyományos DLTS méréssel meghatározott értékkel (lásd. Kimerling et al. Appl. Phys. Bulletin 39pp410—412,1981). 5 10 15 20 Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás félvezető anyagok és szerkezetek elektromosan aktív szennyezéseinek vizsgálatára, amelynek során a félvezető anyagból vett mintában tértöltésí tartományt hozunk létre, és ennek elektromosan aktív hibahelyeit betöltjük, majd a betöltést követően vizsgáljuk a termikus emissziós folyamatot, amelynek során az egyensúlyi állapot helyreállni igyekszik, a tértöltést létesítő zárt áramkörben a kialakuló áramtranziens elvezetését biztosítjuk, azzal jellemezve, hogy a vizsgált félvezető mintát (17) rezonáns elem mikrohullámú terébe helyezzük a tér abszorpciójának a betöltést követően kialakuló emisszió® folyamat hatására bekövetkező megváltozását. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a betöltést és az ezt követő emissziós folyamatot periodikusan ismétlődő szakaszokban létesítjük. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az említett periodikus változtatás ismétlődési frekvenciáját egy félvezető minta (17) mérésénél 6 decimális nagyságrendet meghaladó mértékben változtatjuk. 4. A 2. és 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a betöltés idejét egy félvezető minta (17) mérése esetén változtatjuk és ennek során 1 ns-nál rövidebb betöltési idők esetén is mérünk. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérést állandó hőmérsékleten végezzük. 6. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a betöltést a félvezető mintához (17) vezetett, a tértöltési tartományt megszüntető eletkromos gerjesztő impulzusokkal létesítjük. 7. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a betöltést fényim- 30 pulzusokkal, clcktronnyalábbal vagy sugárzással létesítjük. 8. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezető mintát (17) több különböző hőmérsékletű térbe helyez-35 zük és a méréseket ezeket a hőmérsékleteken külön-külön elvégezzük. 9. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezető minta (17) hőmérsékletét folyamatosan változtatjuk. 40 10. Mérési elrendezés az 1—9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, amelyben a vizsgált félvezető mintához (17) impulzusgenerátor (13) csatlakozik, azzal jellemezve, hogy a félvezető minta (17) rezonáns mikrohullámú üreg 45 (6) belsejében van elrendezve, egyik elektródja az üreggel (6) kapcsolódik, az üreg (6) mikrohullámú híd egyik ágába van beiktatva, a híd bemenete mikrohullámú generátorral (1) kapcsolódik, a híd kimeneté mikrohullámú detektorhoz (87 csatlako- 50 zik, és ennek kimenete a detektált jelet mérő berendezéshez csatlakozik. 11. A 10. igénypont szerinti mérési elrendezés, mai jellemezve, hogy a detektált jelet mérő berendezésben fázisérzékeny erősítő (11) és ennek ki- 55 menetéhez csatlakozó jelfeldolgozó egység (15) előnyösen tranziens rekorder van. 12. A 10. vagy 11. igénypont szerint mérési elrendezés, azzal jellemezve, hogy a gerjesztő impulzusok ismétlődési periódusidejét meghatározó-60 négyszögjelgenerátort (14) tartalmaz, amely egyrészt az impulzusgenerátorral (13), másrészt a fázisérzékeny erősítővel (11), illetve a jelfeldolgozó egységgel (15) van összekötve. 13. A 12. igénypont szerinti mérési elrendezés, 65 azzal jellemezve, hogy a mikrohullámú generátor 7
