Методи визначення ступеню компенсації домішок в напівпровідниках

Найважливішою задачею практичної метрології напівпровідників є роздільне визначення концентрації донорів (Nд) і акцепторів (Na). Якщо в напівпровіднику донори і акцептори містяться в приблизно рівній концентрації, то електрони, що віддаються донорами, захоплюються безпосередньо акцепторами, і, таким чином, в провідності беруть участь переважно власні носії заряду. Такий напівпровідник називають компенсованим і як міра ступеня компенсації вводять коефіцієнт .

Компенсовані напівпровідники в першому наближенні виглядають як власні, тобто чисті. Ця компенсація негативно позначається на параметрах приладів і мікросхем в основному із двох причин:

1. Оскільки в компенсованих напівпровідниках велика сумарна концентрація іонізованих домішок Ni= Nd+N , значення рухливості і часу життя носіїв заряду в них менше, ніж в чистих зразках.

2. В технологічному циклі виготовлення приладів і мікросхем «рівновага» між Nd і N зсовується в ту або іншу сторону через процеси дефектоутворення, комплексоутворення, випаровування, дифузії і інше., що приводить до погіршення і нестабільності їх показників якості.

При Nd>>N (Nd>>N ) ступінь компенсації До»0. Якщо Nd=N , то К=1 (повна компенсація). Проте, величина ступеня компенсації не повністю характеризує матеріал, оскільки вона не залежить від абсолютних значень Nd і N , тобто, кінець кінцем, від сумарної концентрації. Тому доцільно ввести так званий чинник компенсації

c= (3.14)

Існує безліч методів визначення ступеня компенсації або роздільного змісту донорів і акцепторів в напівпровідниках.

Проте досвідчені фахівці «відчувають» компенсований матеріал навіть по деяких «зовнішніх ознаках». Зокрема, сигналом про можливу компенсацію може бути переважання р-типа провідності, оскільки при Nd»N s_Н завжди повинна бути більше s_р через . У ряді випадків настороженість викликають завишені проти розрахункових або табличних значення ПЕО, що в компенсованих напівпровідниках пов'язано з додатковим розсіянням через підвищений сумарний вміст домішок Nd+N і з відповідним заниженням рухливості носіїв заряду.

Основна ідея роздільного визначення Nd і N _{полягає в одночасному вимірюванні} ПЕО і холівської рухливості, що дозволяє визначити їх значення з системи двох рівнянь з двома невідомими:

(3.15)

Розглянемо деякі методи роздільного визначення Nd і N .

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: