Бесконтактный лазерный контроль электрофизических параметров полупроводниковых слоев
Об авторах
- 1 — Санкт-Петербургский горный университет
- 2 — Санкт-Петербургский горный университет
Аннотация
Предложены бесконтактные неразрушающие лазерно-интерферометрические методы измерения целого ряда электрофизических параметров полупроводниковых и диэлектрических слоев. Это время жизни носителей заряда, причем раздельно электронов и дырок; параметры центров рекомбинации, а именно их концентрация и сечения захвата; объемное время жизни и скорость поверхностной рекомбинации, а также диффузионная длина носителей заряда. Методы основаны на интерференционно-абсорбционном взаимодействии в полупроводнике двух различающихся по длине волны лазерных излучений. Коротковолновое инжектирующее излучение генерирует в материале дополнительные носители заряда, что приводит к изменению его оптических констант на длине волны другого – длинноволнового зондирующего лазерного излучения – и к модуляции этого излучения при прохождении им исследуемого образца материала. Разработаны средства реализации предложенных методов и способы обработки модуляционного сигнала для определения параметров исследуемых образцов. Методы успешно апробированы на образцах таких материалов, как германий, кремний, антимонид индия и сплав кадмий – ртуть – теллур. Показано, что методы могут быть использованы как при проведении научных исследований, так и в электронной промышленности.
10.25515/pmi.2018.3.299
Литература
- Александров С.Е. Технология полупроводниковых материалов / С.Е.Александров, Ф.Ф.Греков. СПб: Лань, 2012. 240 с.
- Беляев А.Е. Физические методы диагностики в микро- и наноэлектронике / А.Е.Беляев, Р.В.Конакова, Е.Ф.Венгер. Харьков: ИСМА, 2011. 384 c.
- Бесконтактный лазерный интерференционный метод неразрушающего исследования рекомбинационных характеристик электронов и дырок в полупроводниках / А.Г.Арешкин, Л.Е.Воробьев, А.С.Иванов, К.Ф.Комаровских, Д.Г.Летенко, А.Б.Федорцов, Ю.В.Чуркин // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 1992. Т. 56. № 12. С. 121-129.
- Богатыренко В.В. Измерение скорости поверхностной рекомбинации и объемного времени жизни в пластинах Si по кинетике избыточного теплового излучения / В.В.Богатыренко, А.В.Зиновчук // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. № 1. С. 62-66.
- Груздов В.В. Контроль новых технологий в СВЧ-электронике / В.В.Груздов, Ю.В.Колковский, Ю.А.Концевой. М.: Техносфера, 2016. 328 с.
- Контроль объемного времени жизни и скорости поверхностной рекомбинации носителей заряда в полупроводниках методом инфракрасного лазерного зондирования / В.Б.Воронков, А.С.Иванов, К.Ф.Комаровских, Д.Г.Летенко, А.Б.Федорцов, Ю.В.Чуркин // Журнал технической физики. 1991. Т. 61. № 2. С. 104-108.
- Крутецкий И.В. Оптическое усиление в системе лазер-фотопроводник / И.В.Крутецкий, А.Б.Федорцов // Письма в журнал технической физики. 1977. Т. 3. № 1. С. 3-6.
- Мадьяров В.Р. Измерение параметров электронного переноса в полупроводниках с помощью эффекта Фарадея в миллиметровом диапазоне // Труды БГТУ. Физико-математические науки и информатика. 2016. № 6 (188). С. 101-105.
- Манухов В.В. Лазерно-интерференционный метод определения длины диффузии носителей заряда в полупроводниках / В.В.Манухов, А.С.Иванов, А.Б.Федорцов // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49. № 9. С. 1153-1159.
- Мосс Т. Полупроводниковая оптоэлектроника: Пер. с англ. / Т.Мосс, Г.Баррелл, Б.Элис. М.: Мир, 1977. 366 с.
- Сахаров Б.А. Металлургия и технология полупороводниковых материалов. М.: Метллургия, 1972. 544 с.
- Сорокин В.С. Материалы и элементы электронной техники / В.С.Сорокин, Б.Л.Антипов, Н.П.Лазарева. СПб: Лань, 2015. 408 с.
- Смирнов В.И. Неразрушающие методы контроля параметров полупроводниковых материалов и структур. Ульяновск: Изд-во Ул. ГТУ, 2012. 75 с.
- Федорцов А.Б. Раздельное определение времен жизни неравновесных электронов и дырок в полупроводниках интерференционным методом / А.Б.Федорцов, Ю.В.Чуркин // Письма в журнал технической физики. 1988. Т. 14. № 4. С. 321-324.
- Штурбин А.В. Определение диффузионно-рекомбинационных параметров полупроводников бесконтактным методом / А.В.Штурбин, В.А.Шалыгин, В.И.Стафеев // Физика и техника полупроводников. 1995. Т. 29. № 11. С. 2930-2052.
- Экспериментальное обнаружение абсорбционно-интерференционного взаимодействия света в полупроводнике / Ю.В.Выжигин, К.Ф.Комаровских, А.Б.Федорцов, Ю.В.Чуркин // Физика и техника полупроводников. 1985. Т. 2. № 9. С. 17-47.
- Antishin V.S. Local testing the hole concentration composition in plates of Cd-Hg-Te / V.S.Antishin, V.A.Shalygin, A.V.Shturbin // Defektoscopiya. 2005. № 3. P. 11-16.
- A fast operating laser devise for measuring thicknesses of liquid and solid films / A.B.Fedortsov, D.G.Letenko, Ju.V.Churkin, I.A.Torchinsky, A.S.Ivanov // Review of scientific instruments. 1992. Vol. 63. № 7. P. 3579-3582.
- Bulk lifetime and surface recombination measurements on high parity silicon by a laser modulation technique / A.B.Fedortsov, D.G.Letenko, Yu.V.Churkin, L.M.Tsentsiper, I.Vedde // Proceedings of electrochemical Society. 1996. Vol. 96. № 13. P. 481-489.
- Contactless local determination of recombination center parameters in Cd Hg Те by infrared laser interferometry / A.B.Fedortsov, D.G.Letenko, A.Yu.Polyakov, V.I.Stafeev, L.E.Vorobjev // Semiconductor Science and Technology. 1994. Vol. 9. № 1. P. 69-76.
- Chan D.S.H. A direct method for extraction of diffusion length and surface recombination velocity from an EBIC line scan: planar junction configuration / D.S.H.Chan, V.K.S.Ong, J.C.H.Phang // IEEE transactions on electron devices. 1982. Vol. 42. № 5. P. 185-187.
- Excess carrier lifetime measurements in indium antimonite using a con-tactless laser technique / A.B.Fedortsov, D.G.Letenko, Yu.V.Churkin, V.N.Sawateev // Journal of Material Science: Materials in Electronics. 1993. Vol. 4. № 3. P. 203-207.
- Gaury B. Probing surface recombination velocity in semiconductors using two-photon microscopy. / B.Gaury, P.Haney // Journal of applied physics. 2016. Vol. 119. P. 105-125.
- High frequency method to determine SiC crystal conductivity / A.V.Shturbin, I.E.Titkov, V.Yu.Panarin, R.F.Witman // Materials science in semiconductor processing. 2001. Vol. 4. № 1-3. P. 205-207.
- Imaging method for laterally resolved measurement of minority carrier densities and lifetimes / J.Izenberg, S.Riepe, S.W.Glunz, W.Warta // Journal of applied physics. 2003. Vol. 93. № 4. P. 4268-4275.
- Kelly-Zion P. Application of laser interferometry for transient film thickness measurements / P.Kelly-Zion, W.Collins, D.Glawe // Proceedings of the ASME heat transfer fluids Engineering conference. 2010. P. 104-107.
- Linnros J. A new technique for depth resolved carrier recombination measurements applied to proton irradiated transistors / J.Linnros, P.Norlin, A.Hallen // IEEE transactions on electron devices. 1993. Vol. 40. № 11. P. 2065-2073.
- Nosoko T. Improved interferometer for measuring unsteady film thickness / Т. Nosoko, J.H. Mori, T. Nagata // Review of scientific instruments. 1996. Vol. 67. № 8. P. 2685-2690.
- Polla D.L. Determination of carrier lifetime in silicon by optical modulation // IEEE transactions on electron devices letters. 1983. EDL-4. P. 185-187.
- Schuze H.J. Carrier lifetime analysis by photo conductance decay and free carrier absorption measurements / H.J.Schuze, A.Frohnmeyer, F.J.Niedernostheide // Journal of electrochemical society. 2001. Vol. 148. № 11. P. G655-G661.
- Schroder D.K. Semiconductor material and device characterization. NY. Willey-Inter-science IEEE, 2006. 781 р.
Похожие статьи
Влияние послесварочной обработки на скорость сплошной коррозии и микроструктуру сварных соединений сталей 20 и 30ХГСА
2018 А. М. Щипачев, С. В. Горбачев
Развитие исследований низкоразмерных металлосодержащих систем от П.П.Веймарна до наших дней
2018 И. В. Плескунов, А. Г. Сырков
Извлечение платиновых металлов при переработке хромитовых руд дунитовых массивов
2018 Г. В. Петров, Я. М. Шнеерсон, Ю. В. Андреев
Влияние горно-геологических условий и техногенных факторов на устойчивость взрывных скважин при открытой разработке апатит-нефелиновых руд
2018 М. Н. Оверченко, С. А. Толстунов, С. П. Мозер