165455. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető anyagok adalékanyag koncentrációjának gyors meghatározására és kapcsolási elrendezés az eljárás foganatosítására
165455 tására keletkezik. Tekintettel arra, hogy az előfeszültség változtatásával a kiürített réteg szélének helyzete tág határok között változtatható, ezért a találmány szerinti eljárással a félvezető anyag belsejében az adalékanyag-koncentráció az átmenettől való távolság függvényében közvetlen méréssel meghatározható. A találmány szerinti eljárás a következő. A vizsgálandó félvezető szeleten egyenirányító átmenetet hozunk létre. Ennek záróirányú előfeszítésével az átmenet mentén töltéshordozókból kiürített réteget állítunk elő. Ezt mutatja vázlatosan az 1. ábra. Ebben a vízszintes tengelyre a vizsgálandó félvezető szelet felületére merőlegesen mért x távolságot, míg a függőleges tengelyre az adalékanyag-koncentrációt rajzoltuk , fel. Egy U0 nagyságú záróirányú egyenáramú előfeszültség x0 mélységig hoz létre kiürített réteget. Az. x0 helyen az adalékanyag koncentrációja n0 nagyságú. Feltesszük, hogy a félvezetős átfolyó nagyfrekvenciás áram hatására a kiürített réteg széle az 1. ábrán jelölt módon közelítőleg x0 —d és x„ -f-d határok között co frekvenciás ütemben mozog. Feltesszük, hogy az amplitúdó modulált nagyfrekvenciás áram időfüggése i(t) = 1(1 + msinHJcosot, ahol I az átmeneten folyó <w frekvenciás áram amplitúdója, >' az m frekvenciánál lényegesen kisebb moduláló frekvencia, m a modulációs mélység. A modulálatlan nagyfrekvenciás esetet m = 0 helyettesítéssel kapjuk meg. Mivel ez az áram a mindenkori kiürített rétegben jelenlevő tértöltés idő szerinti differenciálásával nyerhető, ezért az áram a kiürített réteg szélének mozgásával egyértelmű kapcsolatban van. Ezen-a módon kimutatható, hogy-» kiürített réteg szélének mozgását jó közelítéssel az x(t) = x0 + - — (1 -f- msin>>t)sinwt Aqwn,-, függvény írja le. ahol q az elektrontöltés, A az átmenet keresztmetszete. Kimutatható, hogy a kiürített réteg két széle közt fellépő feszültségnek a nagyfrekvenciás áram miatt a nyugalmi értéktől való eltérése jó közelítéssel így írható: U(t) x(t) xnn dx. ahol c a félvezető dielektromos állandója. Az integrálás elvégzése után egy egyenfeszültségű és több különböző frekvenciájú váltófeszültségkomponenst kapunk: ., Ezek közül az egyenfeszültségű komponens: AU = Í'(Aar)^n:(1+ -f) venciás kompo .V A» J n0 A v frekvenciás komponens: 1 U>'. = msin>'t. Az w frekvenciás komponens: 1 l[ ' ; • - ! U«> = A x 0 (l -f-msini't)sin"4. Ebből látható, hogy ha az I áramamplitúdót állandó értéken tartjuk, akkor U« amplitúdója egyenesen arányos az U0 előfeszültséghez tartozó x0 kiürített rétegszélességgel, és mind AÚ, mind 10 Uv amplitúdója fordítva arányos az adalékanyag koncentrációjának x0 helyen felvett n 0 értékével. Ha változtatjuk az U^ előfeszültséget, akkor a változó x0 helyeken' megmérhető a megfelelő koncentráció. .....'. 15 A találmány szerinti eljárás egyik változatánál AU, másik változatánál U" használható fel a koncentráció méréséhez. . ....:. A találmány egy másik változatánál két nagyfrekvenciás, konstans áramú generátor wt és <JH 20 frekvenciás áramát egyidejűleg folyatjuk át az átmeneten. Ekkor az átmeneten levő feszültségnek (o\ + et>2 ) összeg-, illetve különbségi frekvenciás komponense is lesz, amelyeknek U^ amplitúdója fentiekhez teljesen hasonló gondo-25 latmenet alapján fordítva arányos a kiürített réteg szélén levő adalékanyag-koncentrációval. Ennek az eljárásnak a többi adalékanyag-koncentráció meghatározási módszerhez viszonyítva az az előnye,,hogy nincs.szükség nagy pontossá-30 gú kapacitásmérésre és hosszadalmas számításokra, hanem a szolgáltatott eredmény közvetlenül a keresett koncentrációban kalibrálható és regisztráló berendezéssel felrajzolható. Ezen kívül az eljárás roncsolásmentes vizsgálatot tesz 35 lehetővé, mert az egyenirányító átmenetnek a felületről való eltávolítása után a félvezető anyag további gyártási célokra felhasználható marad. A találmányban leírt eljárás alapján működő automatikus mérőeszköz egy lehetséges megol-40 dása látható a 2. ábrán. Az 1 vizsgálandó félve. zető szeleten kialakított i2 egyenirányító átmeneten keresztül a 6 nagyfrekvenciás generátor <o frekvenciájú modulálatlan, vagy v frekvenciával modulált váltóáramot juttat át. A 7 amplitúdó^ 45 állandóságot biztosító.-áramkör biztosítja, hogy az áram • amplitúdója állandó I értékű legyen. A 3~feszültség-generátorlból a & elválasztó fokozaton keresztül az egyenirányító átmenetre lassan változó záróirányú előfeszültséget adunk. 50 Az egyenirányító átmeneten fellépő » frekvenciás feszültség a-8 m frekvenciás erősítő és egyenirányító áramkörre jut és ez az egyenirányított jelet az 5 regisztráló berendezés (oszcilloszkóp, X—Y író stb.) egyik kitérítő rendszeré-55 re adja. A 4 kisfrekvenciás erősítő áramkör a 9 elválasztó fokozat sarkain fellépő, a 3 generátor jelének ütemében változó feszültségkomponenst erősíti,- illetve ha a nagyfrekvenciás áram modulált, akkor a v frekvenciás U feszültség-összete-60 .vöt erősíti és egyenirányítja. A 4 kisfrekvenciás erősítő áramkör kimenő jelét az 5 regisztráló berendezés másik kitérítő rendszerére adjuk. A találmány szerinti mérőberendezés egy másik lehetséges kiviteli alakját a 3. ábra mutatja. 65 Itt két. «>j és <»2 frekvenciájú nagyfrekvenciás
