RU2437112C1 - Method for determining parameters of semiconductor structures - Google Patents
Method for determining parameters of semiconductor structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2437112C1 RU2437112C1 RU2010125595/28A RU2010125595A RU2437112C1 RU 2437112 C1 RU2437112 C1 RU 2437112C1 RU 2010125595/28 A RU2010125595/28 A RU 2010125595/28A RU 2010125595 A RU2010125595 A RU 2010125595A RU 2437112 C1 RU2437112 C1 RU 2437112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- test signal
- capacitance
- frequency
- sample
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 19
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 3
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области микроэлектроники и может оыть использовано в технологии изготовления полупроводниковых структур, а также для анализа структур, оказавшихся у потребителя.The invention relates to the field of microelectronics and can be used in the technology for the manufacture of semiconductor structures, as well as for the analysis of structures found in the consumer.
Известен способ определения параметров полупроводниковых структур, заключающийся в определении концентрации носителей заряда в полупроводниковом материале на основе эффекта Холла [Кучис Е.В. Методы исследования эффекта Холла М.: Советское радио, 1974. 328 с.]. При реализации этого способа полупроводник, через который течет постоянный ток, помещают в магнитное поле, вследствие чего в полупроводнике возникает поперечная (холловская) разность потенциалов, по величине которой определяют значение концентрации носителей заряда, которая является характеристикой полупроводниковой структуры.A known method for determining the parameters of semiconductor structures, which consists in determining the concentration of charge carriers in a semiconductor material based on the Hall effect [Kuchis EV Methods for studying the Hall effect M .: Soviet radio, 1974. 328 p.]. When implementing this method, the semiconductor through which direct current flows is placed in a magnetic field, as a result of which a transverse (Hall) potential difference occurs in the semiconductor, the value of which determines the concentration of charge carriers, which is a characteristic of the semiconductor structure.
Такой способ предназначен для определения средней концентрации носителей заряда во всем объеме полупроводника и не позволяет определять значение концентрации в локальных областях материала, таких как квантовые ямы и квантовые точки, что снижает точность определения параметров структуры.This method is designed to determine the average concentration of charge carriers in the entire volume of the semiconductor and does not allow determining the concentration in local areas of the material, such as quantum wells and quantum dots, which reduces the accuracy of determining the structure parameters.
Известен способ измерения вольт-фарадных характеристик полупроводниковых структур, заключающийся в последовательном приложении к структуре, содержащей область объемного заряда, изменяющегося в определенном диапазоне напряжения смещения и регистрации при каждом напряжении емкости структуры. Получающаяся зависимость емкость-напряжение (C-V) носит название вольт-фарадной характеристики. Стандартная обработка этой зависимости, включающая дифференцирование, позволяет определять локальную концентрацию носителей заряда по структуре [Берман Л.С. Емкостные методы исследования полупроводников Л.: Наука, 1972. 104 с.].A known method of measuring the capacitance-voltage characteristics of semiconductor structures, which consists in a sequential application to the structure containing the space charge region, changing in a certain range of bias voltage and registration at each voltage of the capacitance structure. The resulting capacitance-voltage (C-V) relationship is called the capacitance-voltage characteristic. The standard processing of this dependence, including differentiation, allows one to determine the local concentration of charge carriers according to the structure [L. Berman Capacitive methods for the study of semiconductors L .: Nauka, 1972. 104 S.].
Недостатком способа является отсутствие измерений при различных частотах, что не позволяет определять динамические характеристики структуры, такие как скорость эмиссии и сечение захвата.The disadvantage of this method is the lack of measurements at different frequencies, which does not allow to determine the dynamic characteristics of the structure, such as the emission rate and capture cross section.
Наиболее близким к предлагаемому является способ измерений вольт-фарадных характеристик полупроводниковых структур при различных частотах тестового сигнала и при различных температурах образца [V I Zubkov, С М A Kapteyn, A V Solomonov and D Bimberg, Voltage-capacitance and admittance investigations of electron states in self-organized InAs/GaAs quantum dots // J. Phys.: Condens. Matter 17 2005. 2435-2442].Closest to the proposed is a method of measuring the capacitance-voltage characteristics of semiconductor structures at different frequencies of the test signal and at different sample temperatures [VI Zubkov, С MA Kapteyn, AV Solomonov and D Bimberg, Voltage-capacitance and admittance investigations of electron states in self- organized InAs / GaAs quantum dots // J. Phys .: Condens. Matter 17 2005. 2435-2442].
При реализации способа образец полупроводниковой структуры помещают в криостат. После доведения образца до требуемой температуры на него подают переменное напряжение тестового сигнала определенной частоты и одновременно с этим воздействуют серией постоянных напряжений смещения (диапазон которых определяется конкретными характеристиками структуры), измеряя емкость и проводимость структуры при каждом напряжении смещения. После того, как измерения проведены при всех заданных напряжениях смещения, изменяют частоту напряжения тестового сигнала и повторяют всю серию измерений емкости и проводимости от напряжения смещения. Таким образом, измеряют зависимость емкости и проводимости от напряжения смещения при всех заданных значениях частот тестового сигнала. Значения частот обычно определяются динамическим диапазоном измеряющего устройства. После завершения этих измерений устанавливают следующую температуру образца, и все измерения повторяют при новой температуре. Для исчерпывающей характеризации параметров полупроводниковых структур диапазон температур проведения эксперимента начинается от нескольких К и заканчивается комнатной температурой. Из полученных данных строят зависимости измеренных электрических параметров (емкости и проводимости) от напряжения смещения при различных температурах, по которым определяют параметры полупроводниковой структуры. Таким образом, основной зависимостью прототипа является вольт-фарадная характеристика, измеряемая при различных частотах и различных температурах. Основным недостатком прототипа является многократное изменение значения напряжения смещения при фиксированной частоте, что приводит к колебанию ширины области объемного заряда, вызывая систематическую погрешность при измерении параметров материалов с глубокими уровнями, и, как следствие, к снижению точности определения параметров полупроводниковых структур.When implementing the method, a sample of the semiconductor structure is placed in a cryostat. After bringing the sample to the required temperature, an alternating voltage of the test signal of a certain frequency is applied to it and at the same time, a series of constant bias voltages (the range of which is determined by the specific characteristics of the structure) is affected by measuring the capacitance and conductivity of the structure at each bias voltage. After the measurements are carried out at all the specified bias voltages, the voltage frequency of the test signal is changed and the entire series of measurements of capacitance and conductivity from the bias voltage is repeated. Thus, the dependence of the capacitance and conductivity on the bias voltage is measured at all given frequencies of the test signal. Frequency values are usually determined by the dynamic range of the measuring device. After completing these measurements, the next sample temperature is set, and all measurements are repeated at a new temperature. For an exhaustive characterization of the parameters of semiconductor structures, the temperature range of the experiment starts from a few K and ends with room temperature. From the obtained data, the dependences of the measured electrical parameters (capacitance and conductivity) on the bias voltage at various temperatures are used to determine the parameters of the semiconductor structure. Thus, the main dependence of the prototype is the capacitance-voltage characteristic, measured at different frequencies and different temperatures. The main disadvantage of the prototype is the multiple changes in the bias voltage at a fixed frequency, which leads to fluctuations in the width of the space charge region, causing a systematic error in the measurement of parameters of materials with deep levels, and, as a result, to a decrease in the accuracy of determining the parameters of semiconductor structures.
Задачей изобретения является создание способа определения параметров полупроводниковых структур, позволяющего получить технический результат, заключающийся в повышении точности определения параметров.The objective of the invention is to provide a method for determining the parameters of semiconductor structures, which allows to obtain a technical result, which consists in increasing the accuracy of determining the parameters.
Способ определения параметров полупроводниковых структур включает приложение к образцу напряжения смещения и переменного напряжения тестового сигнала, измерение зависимостей емкости и проводимости образца от последовательности частот переменного напряжения тестового сигнала при каждом значении из последовательности напряжений смещения при ряде значений температуры образца и определение параметров структуры с использованием полученных зависимостей.The method for determining the parameters of semiconductor structures includes applying a test signal to the sample bias voltage and alternating voltage, measuring the dependences of the capacitance and conductivity of the sample on the sequence of frequencies of the alternating voltage of the test signal for each value from the sequence of bias voltages for a number of sample temperatures, and determining the structure parameters using the obtained dependencies .
В способе, описанном в прототипе, измеряют зависимости емкости и проводимости от приложенной к образцу последовательности напряжения смещения (первого электрического параметра) при каждом значении из последовательности частот напряжения тестового сигнала (второго электрического параметра). Измерения проводятся при различных температурах образца.In the method described in the prototype, the dependences of the capacitance and conductivity on the bias voltage sequence (first electrical parameter) applied to the sample are measured for each value from the frequency sequence of the voltage of the test signal (second electrical parameter). Measurements are taken at various sample temperatures.
В заявляемом способе новизной является то, что последовательность первого электрического параметра - это значения частот тестового сигнала, а второго - это значения напряжений смещения.In the inventive method, the novelty is that the sequence of the first electrical parameter is the frequency values of the test signal, and the second is the bias voltage values.
Заявляемый способ позволяет повысить точность результатов измерений и, таким образом, точность определения параметров полупроводниковых структур без потери информации. Повышение точности связано с тем, что изменение прикладываемого к исследуемой структуре напряжения изменяет напряженность электрического поля на ее границе и в соответствии с теоремой Гаусса вызывает появление дополнительного нескомпенсированного заряда внутри структуры для нейтрализации добавочной величины электрического поля. Это приводит к изменению ширины области объемного заряда с изменением напряжения. Добавочный компенсирующий заряд собирается с расстояния, равного приращению между начальной и конечной шириной области объемного заряда. Если в этой области находится мелкая легирующая примесь, она приходит в равновесие с соответствующей энергетической зоной практически мгновенно. Однако если помимо мелкой легирующей примеси в полупроводнике присутствуют глубокие центры, эмиссия носителей заряда с которых осуществляется медленно, то изменение частоты тестового сигнала при неизменной величине приложенного обратного смещения не приводит к перезарядке глубоких центров и не изменяет ширину области объемного заряда. Поэтому, если сначала фиксировать напряжение смещения, а затем снимать зависимость емкости и проводимости от частоты напряжения тестового сигнала, то можно добиться повышения точности измерений. Таким образом, основной зависимостью способа является зависимость емкости и проводимости от частоты напряжения тестового сигнала. Измерение данной базовой зависимости в диапазоне приемлемых для структуры напряжений и температур позволяет получить комплексную информацию о параметрах полупроводниковой структуры с повышенной точностью, устраняя систематическую погрешность традиционного вольт-фарадного метода.The inventive method allows to increase the accuracy of the measurement results and, thus, the accuracy of determining the parameters of semiconductor structures without loss of information. The increase in accuracy is due to the fact that a change in the voltage applied to the structure under study changes the electric field strength at its boundary and, in accordance with the Gauss theorem, causes an additional uncompensated charge to appear inside the structure to neutralize the additional value of the electric field. This leads to a change in the width of the space charge region with a change in voltage. An additional compensating charge is collected from a distance equal to the increment between the initial and final widths of the space charge region. If there is a small dopant in this region, it comes into equilibrium with the corresponding energy zone almost instantly. However, if, in addition to the shallow doping impurity, deep centers are present in the semiconductor, from which the charge carriers are emitted slowly, a change in the frequency of the test signal with a constant applied reverse bias does not lead to recharging of the deep centers and does not change the width of the space charge region. Therefore, if you first fix the bias voltage, and then remove the dependence of the capacitance and conductivity on the frequency of the voltage of the test signal, you can achieve improved measurement accuracy. Thus, the main dependence of the method is the dependence of the capacitance and conductivity on the frequency of the voltage of the test signal. Measurement of this basic dependence in the range of voltages and temperatures acceptable for the structure makes it possible to obtain complex information about the parameters of the semiconductor structure with increased accuracy, eliminating the systematic error of the traditional capacitance-voltage method.
Изобретение иллюстрируют графики зависимости емкости и проводимости от частоты напряжения тестового сигнала в диапазоне напряжений смещения при двух температурах образца.The invention is illustrated by graphs of the dependence of capacitance and conductivity on the frequency of the voltage of the test signal in the range of bias voltages at two sample temperatures.
Фиг.1. Зависимость емкости светодиода на основе гетероструктур с множественными квантовыми ямами InxGa1-xN/GaN от частоты напряжения тестового сигнала в диапазоне напряжений смещения от 1 В до -10 В при температуре 20 К.Figure 1. The dependence of the capacitance of an LED based on heterostructures with multiple In x Ga 1-x N / GaN quantum wells on the voltage frequency of the test signal in the range of bias voltages from 1 V to -10 V at a temperature of 20 K.
Фиг.2. Зависимость емкости светодиода на основе гетероструктур с множественными квантовыми ямами InxGa1-xN/GaN от частоты напряжения тестового сигнала в диапазоне напряжений смещения от 1 В до -10 В при температуре 20 К.Figure 2. The dependence of the capacitance of an LED based on heterostructures with multiple In x Ga 1-x N / GaN quantum wells on the voltage frequency of the test signal in the range of bias voltages from 1 V to -10 V at a temperature of 20 K.
Фиг.3. Зависимость проводимости светодиода на основе гетероструктур с множественными квантовыми ямами InxGa1-xN/GaN от частоты напряжения тестового сигнала в диапазоне напряжений смещения от 1 В до -10 В при температуре 40 К.Figure 3. The dependence of the conductivity of an LED based on heterostructures with multiple In x Ga 1-x N / GaN quantum wells on the voltage frequency of the test signal in the range of bias voltages from 1 V to -10 V at a temperature of 40 K.
Фиг.4. Зависимость проводимости светодиода на основе гетероструктур с множественными квантовыми ямами InxGa1-xN/GaN от частоты напряжения тестового сигнала в диапазоне напряжений смещения от 1 В до -10 В при температуре 40 К.Figure 4. The dependence of the conductivity of an LED based on heterostructures with multiple In x Ga 1-x N / GaN quantum wells on the voltage frequency of the test signal in the range of bias voltages from 1 V to -10 V at a temperature of 40 K.
Фиг.5. Зависимость емкости светодиода на основе гетероструктур с множественными квантовыми ямами InxGa1-xN/GaN от напряжения смещения при температуре 20 К и частоте тестового сигнала 1 МГц.Figure 5. The dependence of the capacitance of an LED based on heterostructures with multiple In x Ga 1-x N / GaN quantum wells on the bias voltage at a temperature of 20 K and a test signal frequency of 1 MHz.
Фиг.6. Концентрационный профиль светодиода на основе гетероструктур с множественными квантовыми ямами InxGa1-xN/GaN при температуре 20 К и частоте тестового сигнала 1 МГц.6. The concentration profile of an LED based on heterostructures with multiple In x Ga 1-x N / GaN quantum wells at a temperature of 20 K and a test signal frequency of 1 MHz.
Способ реализуется в ходе проведения измерений емкости и проводимости полупроводниковых структур на аппаратно-программном комплексе спектроскопии адмиттанса (под спектроскопией адмиттанса понимается совместное измерение емкости и проводимости), позволяющем проводить измерения параметров образцов в широком диапазоне температур (6-326 К), частот напряжения тестового сигнала (20 Гц-2 МГц) и напряжений смещения (+40…-40 В), при этом точность криостатирования составляет 0.1 К, а базовая погрешность измерений адмиттанса 0.05%. Установка спектроскопии адмиттанса состоит из персонального компьютера с набором инструментальных плат и специальным программным обеспечением, LCR-метра Agilent E4980A, гелиевого криостата замкнутого цикла Janis, включающего в себя: криокулер, в котором крепится охлаждаемый образец, криокомпрессор, контроллер температуры LakeShore 331 и вакуумный пост Pfeiffer.The method is implemented during measurements of the capacitance and conductivity of semiconductor structures on a hardware-software complex of admittance spectroscopy (admittance spectroscopy is a joint measurement of capacitance and conductivity), which allows measurements of sample parameters in a wide temperature range (6-326 K), voltage frequencies of the test signal (20 Hz-2 MHz) and bias voltages (+ 40 ... -40 V), while the accuracy of cryostatting is 0.1 K, and the basic error of admittance measurements is 0.05%. The admittance spectroscopy installation consists of a personal computer with a set of instrument boards and special software, an Agilent E4980A LCR meter, a Janis closed-loop helium cryostat, which includes: a cryocooler in which a cooled sample is mounted, a cryocompressor, a LakeShore 331 temperature controller and a Pfeiffer vacuum post .
При реализации способа образец помещают в криостат. После доведения образца до требуемой температуры на него подают постоянное напряжение смещения, затем одновременно с этим напряжением на образец воздействуют серией переменных напряжений тестового сигнала необходимой частоты, измеряя емкость и проводимость структуры при каждой частоте переменного напряжения тестового сигнала. После того, как измерения проведены при всех заданных частотах напряжения тестового сигнала, изменяют напряжение смещения и повторяют всю серию измерений емкости и проводимости от частоты переменного напряжения тестового сигнала. Таким образом, измеряют зависимость емкости и проводимости от частоты напряжения тестового сигнала при всех заданных значениях напряжения смещения. Значения частот обычно определяются динамическим диапазоном измеряющего устройства; значения напряжений смещения - характеристиками образца. Оба описанных цикла находятся внутри температурного цикла, так что все измерения повторяются при различных температурах. Из полученных данных строят зависимости емкости и проводимости от напряжения смещения и частоты переменного напряжения тестового сигнала при различных температурах образца, по которым определяют параметры (концентрация носителей заряда, эмиссионные свойства глубоких центров и уровней размерного квантования, ширина области объемного заряда и др.) полупроводниковой структуры.When implementing the method, the sample is placed in a cryostat. After bringing the sample to the required temperature, a constant bias voltage is applied to it, then simultaneously with this voltage the sample is subjected to a series of alternating voltages of the test signal of the required frequency, measuring the capacitance and conductivity of the structure at each frequency of the alternating voltage of the test signal. After the measurements are carried out at all given frequencies of the voltage of the test signal, the bias voltage is changed and the entire series of measurements of capacitance and conductivity from the frequency of the alternating voltage of the test signal is repeated. Thus, the dependence of the capacitance and conductivity on the frequency of the voltage of the test signal is measured at all given bias voltage values. Frequency values are usually determined by the dynamic range of the measuring device; bias voltages - by the characteristics of the sample. Both described cycles are inside the temperature cycle, so that all measurements are repeated at different temperatures. From the obtained data, the dependences of the capacitance and conductivity on the bias voltage and the frequency of the alternating voltage of the test signal at various sample temperatures are used to determine the parameters (concentration of charge carriers, emission properties of deep centers and size quantization levels, space charge region width, etc.) of the semiconductor structure .
Пример. Для проведения диагностики использовались образцы промышленных зеленых светодиодов на основе гетероструктур с множественными квантовыми ямами InxGa1-xN/GaN (xIn=0.2…0.25), излучающих на длине волны 525 нм. Образцы выращены по технологии MOCVD (газо-фазная эпитаксия из паров металлорганических соединений) на сапфировой подложке.Example. For diagnostics, we used samples of industrial green LEDs based on heterostructures with multiple In x Ga 1-x N / GaN quantum wells (x In = 0.2 ... 0.25) emitting at a wavelength of 525 nm. Samples were grown using MOCVD technology (gas phase epitaxy from organometallic vapor) on a sapphire substrate.
Образец полупроводниковой структуры был закреплен на хладопроводе криостата и охлажден до температуры 20 К. На образец подавалось напряжение смещения величиной 1 В и серия переменных напряжений тестового сигнала с частотами 1, 0.5, 0.2, 0.1, МГц, 50, 20, 10, 5 кГц, при которых измерялись емкость и проводимость образца. После этого на образец последовательно подавались напряжения смещения от 1 В до -10 В с шагом 0.1 В, при которых измерялись аналогичные зависимости емкости и проводимости образца от тех же частот переменного напряжения тестового сигнала. После этого образец был доведен до температуры 40 К и все измерения повторены. Из полученных результатов были построены графики, показанные на фигурах 1 - 4. На графике зависимости проводимости от частоты напряжения тестового сигнала (Фиг.3, Фиг.4) имеются пики, соответствующие резонансу частоты напряжения тестового сигнала (вынуждающий сигнал) и собственной частоты эмиссионного центра, то есть выполняется равенство еn=ω, где еn - скорость эмиссии с глубокого центра, ω - частота вынуждающего сигнала (циклическая частота переменного напряжения тестового сигнала). Таким образом, можно определить такие параметры структуры, как скорость эмиссии носителей заряда из каждого релаксатора. Под релаксатором в данном случае понимается эмиссия носителей с двух уровней системы квантовых ям:A sample of the semiconductor structure was mounted on the cryostat coolant and cooled to a temperature of 20 K. A bias voltage of 1 V and a series of alternating voltages of the test signal with frequencies of 1, 0.5, 0.2, 0.1, MHz, 50, 20, 10, 5 kHz were applied to the sample. at which the capacitance and conductivity of the sample were measured. After that, bias voltages from 1 V to -10 V were applied to the sample sequentially with a step of 0.1 V, at which the similar dependences of the capacitance and conductivity of the sample on the same frequencies of the alternating voltage of the test signal were measured. After that, the sample was brought to a temperature of 40 K and all measurements were repeated. From the results obtained, the graphs were shown, shown in figures 1 - 4. On the graph of the conductivity versus voltage frequency of the test signal (Figure 3, Figure 4) there are peaks corresponding to the resonance of the voltage frequency of the test signal (driving signal) and the natural frequency of the emission center , that is, the equality e n = ω holds, where e n is the emission rate from the deep center, ω is the frequency of the driving signal (cyclic frequency of the alternating voltage of the test signal). Thus, it is possible to determine such structural parameters as the rate of emission of charge carriers from each relaxer. In this case, a relaxer is understood as carrier emission from two levels of the quantum well system:
T=20 K, U=1BT = 20 K, U = 1B
T=40 K, U=1BT = 40 K, U = 1B
Графики зависимости емкости от частоты представлены на Фиг.1 и Фиг.2. Используя данные, представленные на Фиг.1, построена зависимость емкости от напряжения при частоте тестового сигнала 1 МГц, показанная на Фиг.5. Применяя известные формулыGraphs of capacitance versus frequency are shown in FIG. 1 and FIG. 2. Using the data presented in Figure 1, the dependence of the capacitance on the voltage at the frequency of the test signal 1 MHz, shown in Figure 5, is constructed. Using famous formulas
для построения концентрационного профиля получен концентрационный профиль носителей заряда по координате, представленный на Фиг.6. На концентрационном профиле имеются 3 пика, соответствующие трем квантовым ямам образца. Из концентрационного профиля можно получить такие параметры полупроводниковой структуры, как концентрация носителей заряда в квантовых ямах и расстояние между ямами. Концентрация носителей в двух квантовых ямах составляет приблизительно 2.25*1018 м-3, 1.75*1018 м-3; расстояние между ямами составило 20 нм.to construct a concentration profile, the concentration profile of charge carriers in the coordinate presented in FIG. 6 was obtained. On the concentration profile, there are 3 peaks corresponding to the three quantum wells of the sample. From the concentration profile, one can obtain such parameters of the semiconductor structure as the concentration of charge carriers in quantum wells and the distance between the wells. The concentration of carriers in two quantum wells is approximately 2.25 * 10 18 m -3 , 1.75 * 10 18 m -3 ; the distance between the wells was 20 nm.
Возможность измерения при различных температурах (в диапазоне температур) зависимостей емкости и проводимости от частоты напряжения тестового сигнала позволяет значительно расширить диапазон чувствительности способа и регистрировать наличие релаксаторов в структуре, частота эмиссии которых, при комнатной температуре, выходит далеко за пределы чувствительности современных LCR-метров.The ability to measure at different temperatures (in the temperature range) the dependences of the capacitance and conductivity on the frequency of the voltage of the test signal can significantly expand the sensitivity range of the method and detect the presence of relaxators in the structure, the emission frequency of which, at room temperature, goes far beyond the sensitivity of modern LCR meters.
Таким образом, заявляемый способ позволяет повысить точность определения параметров полупроводниковых структур.Thus, the inventive method improves the accuracy of determining the parameters of semiconductor structures.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125595/28A RU2437112C1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Method for determining parameters of semiconductor structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125595/28A RU2437112C1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Method for determining parameters of semiconductor structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2437112C1 true RU2437112C1 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=45404451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010125595/28A RU2437112C1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Method for determining parameters of semiconductor structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2437112C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2802862C1 (en) * | 2023-04-03 | 2023-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Method for determining the depth distribution profile of major charge carrier concentration in semiconductor heterostructures |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2007739C1 (en) * | 1989-12-07 | 1994-02-15 | Институт физики полупроводников СО РАН | Device for measuring characteristics of semiconductors |
| DE4325320A1 (en) * | 1993-07-29 | 1994-04-21 | Ant Nachrichtentech | Laser diode reliability determn. method - measuring noise current in region of threshold current for several frequencies to determine inverse frequency noise |
| US6184048B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-02-06 | Texas Instruments Incorporated | Testing method and apparatus assuring semiconductor device quality and reliability |
| RU2253168C1 (en) * | 2003-10-27 | 2005-05-27 | Воронежский государственный технический университет | Method for sorting out semiconductor devices |
-
2010
- 2010-06-22 RU RU2010125595/28A patent/RU2437112C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2007739C1 (en) * | 1989-12-07 | 1994-02-15 | Институт физики полупроводников СО РАН | Device for measuring characteristics of semiconductors |
| DE4325320A1 (en) * | 1993-07-29 | 1994-04-21 | Ant Nachrichtentech | Laser diode reliability determn. method - measuring noise current in region of threshold current for several frequencies to determine inverse frequency noise |
| US6184048B1 (en) * | 1999-11-03 | 2001-02-06 | Texas Instruments Incorporated | Testing method and apparatus assuring semiconductor device quality and reliability |
| RU2253168C1 (en) * | 2003-10-27 | 2005-05-27 | Воронежский государственный технический университет | Method for sorting out semiconductor devices |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2802862C1 (en) * | 2023-04-03 | 2023-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Method for determining the depth distribution profile of major charge carrier concentration in semiconductor heterostructures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Duan et al. | Giant second-order nonlinear Hall effect in twisted bilayer graphene | |
| US4286215A (en) | Method and apparatus for the contactless monitoring carrier lifetime in semiconductor materials | |
| Piskorski et al. | The methods to determine flat-band voltage V FB in semiconductor of a MOS structure | |
| CN114414969B (en) | Device and method for measuring nanoscale minority carrier diffusion coefficient of semiconductor materials | |
| Voitsekhovskii et al. | Dopant in Near-Surface Semiconductor Layers of Metal–Insulator–Semiconductor Structures Based on Graded-Gap p-Hg0. 78Cd0. 22Te Grown by Molecular-Beam Epitaxy | |
| Kucherova et al. | Nondestructive diagnostics of nanoheterostructures with InGaN/GaN multiple quantum wells by thermal admittance spectroscopy | |
| RU2437112C1 (en) | Method for determining parameters of semiconductor structures | |
| Marchishin | Deep level profiling using an admittance spectroscopy method | |
| Sil et al. | Single‐Molecule Mechanoresistivity by Intermetallic Bonding | |
| Scheller et al. | Quantum enhanced electric field mapping within semiconductor devices | |
| Czett et al. | Non‐contact high precision alternative to Hg‐probe for dopant profiling in SiC | |
| Daibo et al. | Non-contact evaluation of semiconductors using a laser SQUID microscope | |
| Harten | The surface recombination on silicon contacting an electrolyte | |
| Krupka et al. | RF capacitive spectroscopy for contactless measurements of resistivity profiles in highly resistive semiconductor wafers | |
| Litvinov et al. | Complex method of diagnostics of diode-like quantum well heterostructures with use of low frequency noise spectroscopy | |
| Ivanova et al. | Admittance spectroscopy of nanoheterostructures: computer-controlled data acquisition and modeling of emission processes | |
| Bednyakov et al. | Investigation of ferroelectric materials by the thermal noise method: Advantages and limitations | |
| Mizsei et al. | Characterization of 4H-SiC surfaces by non-destructive techniques based on capacitance voltage measurements | |
| Bojtor | The complex physics of photoinduced charge carriers in novel materials | |
| Sebbes et al. | Fluxgate magnetometer for temperatures up to 180 C | |
| KR102645106B1 (en) | Low level noise deep level transient spectroscopy implanting a mathmetical fitting function of capacitance | |
| Johnson et al. | Scattering-type Near-Field Optical Microscopy Characterization of Topological Insulator Bi 2 Te 3 nanowires | |
| Zubkov et al. | Admittance spectroscopy as a method for investigating relaxation processes in quantum-sized heterostructures | |
| Zubkov et al. | An automated system based on cryogenic probe station for integrated studies of semiconductor light-emitting structures and wafers in the range of 15 to 475 K | |
| Talanov et al. | A microfabricated near-field scanned microwave probe for noncontact dielectric constant metrology of low-k films |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180623 |