Бесконтактный лазерный контроль электрофизических параметров полупроводниковых слоев

А. Б. Федорцов; А. С. Иванов

doi:10.25515/pmi.2018.3.299

Том 231

Страницы:

299

Скачать том:

RUS ENG

Металлургия и обогащение

Бесконтактный лазерный контроль электрофизических параметров полупроводниковых слоев

Авторы:

А. Б. Федорцов¹

А. С. Иванов²

Об авторах

1 — Санкт-Петербургский горный университет
2 — Санкт-Петербургский горный университет

Дата отправки:

2018-01-02

Дата принятия:

2018-03-08

Дата публикации:

2018-06-25

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.

Бесконтактный лазерный контроль электрофизических параметров полупроводниковых слоев

Аннотация

Литература

Похожие статьи