Способ определения коэффициента диффузии примеси
Союз Советсииа
Социалистымески»
Республми пп 65862? (61) Дополнительное к авт. свиа-ву—
8 (22) Заннлеио 25.11.76(21) 2423004/18-25 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”
Н 01 (21/66
Государственный ноютат
СССР оо долам нзобрвтоннй н открытнй (23) Приоритет
Опубликоваио25.04. 79.Бюллетень №15
Дата опубликовании описания 28.04.79 (53) УДК 621.382 (088,8) (72) Авторы изобретения
10. Н. Максименко, С. B. Свечников и B. П. Степанчук (71) Заявитель
Институт полупроводников АН Украинской ССР (54) СПОСОЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЗФФИБИЕНТА ДИФФУЗИИ
ПРИМЕC11 В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ т
-Наг (э ) 11зобретение относится к исс пе дованию химических и физических свойств веществ, производства полупровоцникоBbJx приборов, преимущественно тонкопленочной микроэлектроники и может быть использовано в оптоэлектронике при создании тонкопленочных электролюминесцентных усилителей — преобразователей изображения и излучения.
Известен способ определения коэффициента диффузии с использованием электронно-дырочного перехода посредством исследования положения и скорости перемещения границы электронно-дырочного перехода в зависимости от температуры и времени диффузионного отжига (lj.
Он включает следующие операции: нане— сение на поверхность исследуемого кристалла полупроводника тонкого слоя примеси (акцепторной в случае электронного попупроводника и донорной в случае дырочного); диффузию примеси в полупроводник в течение определенного времени < при определенной 1 емператур» Т ; определение глубины залегания перехода . Xj nocJJeдовательным снятием слоев либо стачиваннем образца на клин, пользуясь световым зондом или зондом в виде вольфрамовой иглы; вычисление коэффициента
5 диффузии из уравнения; где / — общее количество примесных атомов в образце;
С- (х )- концентрация примеси.
Однако этот способ не дает возможности определить коэффициент диффузии примеси в тонких пленках и трудоемок в связи с необходимостью либо снятия слоев, либо стачивания образца на клин.
Он пригоден лишь для измерения коэффи26 циента диффузии акцепторных примесей в электронных полупроводниках и дспорных примесей в дырочных.
Наиболее близким техническим 1ющением к предлагаемому изобретению»япз- 6586 ляется способ определения коэффициента диффузии примеси, включающий диффузию примеси в исследуемый образец путем нескольких после довате пьных этапов B течение различных интервалов времени 5 при определенной температуре, до насыщения и вычисление коэффициента диффузии (2).
Способ вкпючает; измерение электропроводности кристалла Е и подвижно- <0 о сти Vo носителей тока при комнатной температуре; диффузию примеси в кристалл определенное время 6 при температуре Т; вторичное измерение эпектропроводности Я(и подвижности 0(Ц при комнатной температуре; диффузию до насыщения, т.е. до того момента времени, когда зпектропроводность кристалла, измеренная при комнатной температуре, станет постоянной, определение по графику Е () величины электропроводности насьпцения, ., (соответственно при этом значение продвижностп U ; вычисление коэффициента диффузии из урав,нения: о о о о со о где C1 — толщина кристалла.
Известный способ не позволяет определить коэффициент диффузии примеси в тонких пленках в связи с наличием токовых и цотенциальных зондов и ограничен применением веществ, которые могут насыщать, ппастинку.в приемлемое время. Он применим лишь к электрически активным диффундирующим примесям.
Цепью изобретения является расширение диапазона исследуемых примесей.
Поставленная цель достигается тем, l что производят регистрацию насыщения свечения путем измерения яркости свечения люминесцентно-активной примеси в зависимости от времени при комнатной температуре после каждого поспедоватепьКОго этапа диффузии go прекращения изменения яркости и по моменту насыщения яркости определяют параметры диффузии.
При этом диффузию активируюшей примеси в образец осуществляют различным образом. При активации субпимированных пюминесцирующих пленок может иметь место диффузия активирующей примеси из прослойки конечного объема в "бесконечКоэффициент диффузии (Х) ) (при диффузии из прослойки конечного объема в бесконечное" твердое тело определяют в общем случае из формулы е, ь+е ег +erg
2 Dt
2С
2 2 Ь
2 0 С где
8 )+6 — -+ — 2, 2 — интеграл ошибок "Гаусса"(табупируемая функция);
С вЂ” концентрация примеси в примесном слое к моменту начала диффузии; Π— время диффузии, необходимое дня выравнивания концентрации примеси по толщине образца, причем < Ф., < 1, если учесть что расчет коэффициента диффузии ведется по формуле
L, +K%
После каждого этапа диффузии проводят измерение яркости (В) свечения люминофора при одних и тех же условиях, т. е. температура, параметры возбуждения люминофора остаются постоянными.
Такчм образом, получают наборЯ;
4»
32 ... Эи,соответствУющий Различным временам ty kg 1„диффузии примеси в
l образец при температуре диффузии Т„.
Строят график зависимости яркости свечения люминофора от времени диффузии примеси — В(4 ).
При полной и равномерной диффузии примеси в образец яркость свечения
27 4 ное" (при напылении прослойки цегируюшего вещества между споями люминофора) ипи "попубесконечное (при напылении прослойки пегирующего вещества сверху слоя люминофора) твердое тело. Точность высказанного допущения определяют степенью выполнения неравенства:
g L — толщина слоя люминофора, а также степенью временного приближения к равномерному распределению примеси вдоль толщины пюминесцентной пленки с вводимой концентрацией (в объемных%): oQ 9 <005 Ь Ь+6 658627 Составитепь В. Зайцев Редактор A. Абрамов Техред Э. Чужик Корректор М. Пожо Заказ 2067/48 Тираж 922 Подписное IJHHNI1N Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.н д. 4/5 Фипиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 цюминофора в зависимости от времени диффузии выходит на насьпцение. Тогда то минимапьное время, необходимое для насыщения яркости свечения люминофора, и будет искомым временем 6о, так как основной вкпад в возникновение люминесценции вносит наличие примеси определенной концентрации. Таким образом, время о диффузии примеси в образец, необходимое дпя выравнивания концентрации примеси по топщине образца при данной температуре Тс опредепяют по точке насыщения графика зависимости яркости свечения люминофора от времени диффузии. При постоянном времени диффузии 1 с температура То находится в зависимости В (t ) no "насыщению" яркости. Таким образом, испопьзуя явление насьлцения яркости в зависимости от температуры диффузии, можно опредепить параметры диффузии и 1О, а затем по соответствующей формуле и коэффициент диффузии. Формула изобретения Способ определения коэффициента диф- фузии примеси, включающий диффузию примеси в исспедуемый образец путем нескольких поспедовательных этапов в течение различных интервапов времени при определенной температуре или при 5 различных температурах в течение определенного промежутка времени до насыщения свечения и вычиспение коэффициента диффузии, о т и и ч а ю ш и и с я тем,, что, с целью расширения предела исспе1й дуемых примесей, производят регистрацию насыщения свечения путем иэмерения яркости свечения люминесцентно-активной примеси в зависимости от времени при постоянной температуре ипи в зависимости от температуры при опредепенном промежутке времени поспе каждого последоватепьного этапа диффузии до прекращения изменения яркости и по моменту насыщения яркости опредепяют параметры диффузии.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. "Атомная диффузия в полупровод никах, под ред. Д. Шоу, М., "Мир", 1976, с. 186. 2. Боптакс Б. И. диффузия в попупроводниках, М., Госиздат, 1961, с. 201.