Перезарядка глубоких уровней в полупроводниках при релаксационной спектроскопии и рекомбинации через ловушки тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ЦП ГфПВОХ руК0НИ:'И

Р Г Б ОД

1 5 ДЕК 1995

Т{х>гулон Вадим Някто|ювич

Перезарядка глубоких уровней в полупроводниках при релаксационной спектроскопии и рекоыбипанйн через ловушки

Сггешнмьмрать 01.04.10. - "Физека нолупроьодвикон и лиило.чцткои"

ЛВТОГВМТЛТ ЛШ'спр-тции на поискшша ученой отопони кчндадвтв технических наук

Рязань 1996

Геботй ишюляшш в Рязанской шоударстивнно® ,.

радиотоишчасжоЯ академик

Научная руководит«ль: доктор тиышчосииж ннук, профессор

И.Т. Орэшаш

1>г».иинлышо ош1инчичи: доктор физико-мэг«мигивдашх наук

В.И Кадушки».

кандидат химически* наук Г.С. Дррдюш.

Ьидущаи организации: Институт физической хдоии РАН,

Калуга ооотоитоя " 2-Н" Ф 1996 г. в "7О чаоов

ив заседании диссертационного совета Д 063.93.02 в Рязанской государственной радиотбмщчйскоЯ аквдчшл по адреоу: 391000, г. Рязань, ГСП, ул. Гагарина, 69/1.

С диссертацией мошю ознакомиться в библиотеке Ряаанокой государственной радиотехнической акадэдаи,

Авторефорвт разоолан . 1996 года

Учений секретарь диссертационного освети д.т.н., про<1вс<;ор

8.К. Фздявв

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одной из важных проблем физики полупроводников является повышение надежности и стабильности работы полупроводниковых приборов и интегральных схем. Эта проблема тесно связана о дефектами - глубокими центрами (ГЦ), образующими в запрещенной зоне полупроводника глубокие энергетические уровни (ГУ). Они оказывают существенное влияние на стабильность электрофизических характеристик полупроводниковых приборов. Присутствие ГЦ может в ряде случаев улучшать характеристики приборов. Они могут, например, существенно снижать время хизни носителей заряда, повышая быстродействие приборов; управлять спектральной зависимостью фотопроводишоти, что позволяет получить фотодатчики для широкого диапазона длин волн. Вместе о тем, существует ряд менее приятных аспектов, связанных с ГУ. Сюда мокно отнести снккение пробивного нвпрякения барьерных слоев, увеличение токов утечки, деградацию светоизлучащей способности свето-даодов и полупроводниковых лазеров. Все это в результате ведет к снижению стабильности работы прибора и выходу его из строя.

Мощным средством исследования ГУ являетоя метод релаксационной опектроокопии глубоких уровней (РСГУ), который был предложен в 1964 г. (С.Са, В. Рэдди), а в 1974 г. он был усовершенствован Д. Лонгом и представлен в виде DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy). Достоинствами метода являются: высокая чувствительность по концентрации ГЦ; возможность точного определения энергии вктиввции ГУ; высокая разрешающая' способность; возможность определения параметров ловушек для основных и неосновных носителей заряда; вкспресснооть регистрации спектров. Метод является черазрушащим и может бить использован для исследования ГУ в резких несимметричных: р-п-гюряхо-дах, диодах Шоттки, гетеропереходах, МДП-структурах нн основе рая-

личных полупроводниковых материалов.

Вместе с тем, как было показано П.Г. Орешкиннм и сотрудниками, многие исследователи трактуют механизм перезарядки ГУ при МЛБ на основе рекомбинационной теории Шокли-Рида-Холла. Это приводит.к получению неверных значений параметров ГЦ. В частности, при этом концентрация ГЦ макет занижаться на два порядка и более по сравнению о истинным значением. Вследствие втого было затруднено применение ШГ5 в промышленности для аттестации технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем по Щ.

Предложенная П.Т. Орешкиным теория резонансной релаксации заряда, трактущая механизм перезарядки ГУ на опустошащих импульсах как активвционно-пролетный процесс, существенно повышает достоверность определения параметров ГЦ. Применение вктивационно-пролетной теории позволило использовать ШЛ5 для анализа сравнительно сложных технологических процессов изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем с цель» выявления источников дефектов.

Кроме того, в работах П.Т. Орешкнна в последнее время было показано, что теория Шокли-Рида-Холла содержит ряд противоречий, и выдвинута новая модель рекомбинации □ учаотием глубоких ловушек; В связи о втим требуетоя провести экспериментальную проверку теории П.т. Орешина, а также теории Шокли-Рида-Холла.

В работе получат дальнейшее развитие представления о • перезарядке глубоких ловушек неосновных носителей в ОЛЗ резких несимметричных р-п-пареходов (п+-р и р+-п), что является весьма актуальной задачей.

Цель работы

Дальнейшее развитие представлений о процасоах перозарядки глубоких ловушек неосновных неравновесных носителей при ШЛ5 на основе вктиЕацаошга-пролетноЗ теории, в также экспериментальная проверка

модели П.Т. Орешгаша процесса рекомбинации через ловушки и теория Иокли-Ридв-Холла.

Постановка задачи

1. На основа положений активацконно-пролетной теории систематически исследовать энергетические спектры ГУ с помощью ШЛ5 в диодных структурах с п+-р- и р+-п-сереходвмя на основе и ваАя, изготовленных различными техно логическими методами.

2. По полученным ПИЗЗ-спектрам провести количественную проверку выражений, описавапцих перезарядку глубоких ловушек неосновных носителей нв основе активацнонно-пролетной теории.

3. Разработать алгоритм и программу автоматизированного определения условий розопанса для использования ее в составе программного обеспечения цифрового ШЗ-спвктрометра.

4. Исследовать рекомбинационные характеристики структур, соде-ргвяих ловушки неравновесных носителей: время жизни неосновных неравновесии носителей, температурную зависимость времени жизни.

5. Экспериментально проверить справедливость рекомбинационной модели П.Т„ Орешкина. Пользуясь результатами эксперимента, проанализировать модель рекомбинации по Шошш-Ряду-Холлу.

Научная новизна

1.'Впервые на диодных структурах (31 и ОаАз) с п+-р-1гврвхода-ма, содержащих глубокие ловушки неосновных носителей (электронов) в активной части р-области, подтверждена экспериментально справедливость формулы т= 0,в тц((_1р/рТ1)0Гр( (80-Вг )/Ю), описывающей кинетику перезарядки ловушек неосновных носителей заряда на основе ,ак-тивационно-пролетной теории.

2. Впервые на диодных структурах (31 и СзАа) о п+-р- переходами, содержащих глубокие ловушки неосновных носителей (электронов) в

активной части р-облаоти наблюдалась полевая вавиоимооть постоянной времени релаксации при их перезарядке, что подтверждает активацион-1ю~ пролетную теорию.

3) Впервые вкспериментально подтверждена справедливость модели П.Т. Орвшкина для' ошоания рекомбинации о участием глубоких ловушек.

Практическая ценнооть работы

1) Разработан и изготовлен лабораторный макет токового DLTS-спектрометра о возможностью автоматизированного определения резонансных условий измерения опектра. Использование стой бозмокности позволит избежать получения ошибочных параметров ГУ, возникающих в случав неверного выбора напряжения опустошения (Oo<Upea).

2) В работе дана вкспериментально обоснованная рекомендация использовать разработанную методику измерения температурной вавиои-мооти времени жизни неосновных неравновесных нооптелей в резких несимметричных р-п- переходах (п+-р и р+-п) для экопреооного определения енергии активации глубоких ловушек неосновных носителей (без использования DITS).

Реализация результатов работы

1) Внедрена программа автоматизированного определения резонансного режима измерения DITS- спектра на предприятии "СИГМА шлю" (г. Москва). . ■ 1

2) Использованы рекомендации по совершенствованию технологического процесоа производства интегральных схем в виде замены жидкостного травления на плазмохимичеокое на предприятии АОЗТ Центр метрологии и сертификации "СЕРТИМЕТ" (г. Москва).

3) Внеоены в рабочую программу куров "Физика твердого тела" для отудентов специальности 200200 ооновные результаты по теме "Ре-

комбинация через ловушки" и "Релакоационнвя спектроскопия глубоких уровней (DUS)".

Положения, выносимна яв защиту

1) Активационно- пролетная модель на опустояаксзге импульоах применима к порозорядко ловуиэк неосновных носителей, в частности, выполняются формулы для-, времени релаксации и наблюдается полевой эффект'.

2) Теория рекомбинации через ловушки Шокли-Рида-Холла оодержит ряд внутренних противоречий. Альтернативная теория П.Т. Орешкша подтверждается экспериментом.

3) Цифровые ШЛБ- опектрометрн нуждаются в дополнительной программе, ооущеотвлягадей абтоматизированное. определение резонансного режима.

Апробация работы

Ооновше результата диссертационной работы докладывались и об-оуядалиоь на Мэкдународной научно-техничеокой конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Мооква, 1991); Всероссийской нвучнЬ-техшчеокоЙ конференции о международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Таганрог, 1994); ХХХП Научно-технической конференции РГРТА (Рязань, 1994). ч Кроме того, результаты диооертации опубликованы в шести работах.

- Структура и объем работы ;

Диссертация ооотоит из шести-глав, заключения, списка литературы из ,131 наименования и 7 приложений. .Работа оодаржит 124 страница машинописного текста, 14 таблиц, 66 рибунков..

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ■ В вводной главе обоснована актуалыюоть' ,?еш, сформулированы цель и задачи исследований, определена научная новизна и првктичео-кая ценность результатов работ, представлены основные положения, вынооимыэ на защиту.

Во второй главе рассмотрена процэоса парооарлдкп ГУ (ловуиек основннх и неосновных носителей) при CLIS о точки зрения ективацц-онног пролетной теории. Приведены вкспэримэнталыше данные из равных литературных источников, подтверадахадиа справедливость етой теории. Отмечается, что использование подхода, основанного но корта Шокли-Ридв-Холла, для опиовния процессов перезарядки ГУ, приводит к ошибочным результатам. Показано, что с целью недопущения ошибки в определении параметров ГУ при DITS следует: рвботать при напряжении опустошения, соответствуюцем решаму резонанса. Описана теория рекомбинации через глубокие ловушки в полупроводниках Шокли-Рида-Хол-ла на основании анализа различных литературных источников. Рассшт-ренн основные разновидности DLTS- спектроскопии. Показаны основные варианты DLÏS—спектроме гров. Описаны основные метода анализа релаксационного сигнала при DUS, проведен сравнительный анализ различных взвешивающих функций.

Приведены литературные данные о значительном количестве ГУ, наблюдаемых в Si и CaAs. Для большинства дефектов приводятся модели их образования и рассматривается их влияние па электрофизические свойства структур. Практически для всех ГУ приведены сведения об их возможной природе. Посредством анализа различных литературных источников получены сведения о связи Наблюдаемых дефектов с параметрами технологического процесса для различных технологий изготовления полупроводниковых структур.

В третьей главе приведены методшси определения'Параметров ГУ: энергии активации (A3), концентрации (Н^) и сечения захвата (а), по спектрам емкостной ИЛ5, применительно к задачам работы. Указанное методики соответствуют ооновнкм пологеняям активационно- пролетной теории перрчарядки ГУ. О целью проверки активационно- пролетной модели перезарядки ГУ A3 определялось двумя ркжш.ш опособомя. Первый споооб заключался в определении АВ (методом линейной регрессии) по наклону прямых Аррениуса Zg(t)= iO3/!, где а- постоянные времени настройки спектрометра, Т- температуры максимумов M.TS- гшков при данном 'с. Согласно второму способу АВ определяли по формулам активацпонно- пролетной теории. Для ловушек дырок в базе р+-о- перехода (ловушки неосновных носителей) попользовали формулу: ,j

В^Ву« hi (in t- W0,8 eeo p ' (1)

Для ловушек электронов в базе п+-р- перехода А? определяли оледую-щим образом:

n0-Eta ra[zn т- zn(o,Q бв0 р • (2)

Энергии активации ловупок основных носителей определяла по формуле: AJ^fZnx-ZniSes^p)). (3)

Сормула (3). позволяет определять энергию активации ловушек электронов в материале n-тша и ловуиек дырок в материале р-гжга. Совпадение вначений АВ, получешшх обоими способами, моввт служить доказательством справедливости активационно- пролетной теории. Отмечается также, что формулы (1)- (3) следует применять при соблюдении условия резонанса ). •

Разработана методика измерения времени лизни неосновных неравновесных носителей (т) и его температурной зависимости на основе метода июкекции- экстракции. На основе метода линейной регрессии получены формулы для расчета % и ДБ. Отмечается, что под измеряемой величиной т следует понимать' время жизни неосновных неравновесных

носителей, а не время ¡¡зганн пары. Опиоазю^уртшювк^ для пзморення времени жизни неосновных иаравиовеоиях носителей. п -томпэрзтурноа зависимости т.

Выведены формулы для шчноления погресшоотей пвмврешш параш-, тров ГУ (АБ и И4) и времэш !шзна нооителей,. .„ц,,

В четвертой глава, для ..образцов, предотевдвдтад. собой --диоды о резкими несимметричными шроход&\и па основе 81 и

СаАв, проводилось систематическое намзрениэ еккоотных ЫД£- опект-ров при условии насыщения пролета нооителей через ОПЗ. На ШЛЗ-сно-ктрах всех образцов обнаруааны глубокие ловушки неосновных носителей, локализованные в активной чао-ш. босы , (в сторону расацрощщ »

ОПЗ). Образец Д2-3 оодераит два ГУ: ловувку основных и неосновных носителей. Для воех образцов по ОКБ-спектрам определялись основные параметры ГУ: ЛЕ, о по штодакеы, ошошшш в глава 3.

С целью определения рззопзасного вначоцщ,Со.,пр9родилось нздо-роние полевых завиоимоотеЗ постоянной времени релако'ецш.При отом сдвиг прямых Аррониуоа наблэдалоя для всех образцов оа иоклазчешем &1-1, £1-2 (СаАв) ц £2-3 (21). Полевые оавискмооти характеризуются графиками одеига прямых Аррсыиуоа при прдлогакки разных и кранами 1в(т;)-дио), показиввгджи завиопмооть времени перовврядки ГУ от прилояенного напряжения опустошения пра фиксированной тбмпэратура.

Для всех образцов измерялось время аизни неосновных неравновесных носителей и его тешаратурНая зависимость, по которой опредэ-ляли значение энергии активации АВ. Сравнение величин к&, подученных по Б1ЛБ- спектрам я температурной аввасишоги времэни исаяз, позволяет заключить, определяется ли рекомбшащя данным ГУ. На основании етого получен вывод о том, что наблвдееше глубока» ловупга неосновных носителей определяют процэоо рекомбинации для квадого образца. В образце Й2-3 (81) также ловушка неосновных носителей оп-

рэдэляат рекомбинацию, а ловушка основных носителей не влияет на этот процеоо. ,

В пятой главе анализируются результату експорпггопта, приведенные в главе 4.

В §5.1. анализируютоя результаты исследования процессов рекомбинации о участием глубоких ловушек, проводится проверка тесрии Шокли-Рида-Холла при шиком уровна. пнггэ'сщта.. Ооновноа - вирагвяич

ПрвДСТОВЛСТСЯ В ВИД^

т..* ■ - Ро+Р» .1, ...

т = V туг + ■■•■•.............-(4>

Здесь 1- время казни дары электрон- дырка (то . есть времена пизни равны друг другу); т^ и т^- времена гизни дырок и электронов при рекомбинации о одниш и тега по ловушкеми в заданном образце (дру-гихвремэн ¡кизни у дырок'п электронов нэт).

Теория Шокли-Рида-Холла не различает ловушки основных и неос-нов1шх носителей, хотя н утвэрадовт, что процеоо рэкомбшшция определяется захватом неосновных носителей глубокой-л ¿шушкой.'^* Дот р+-п-и п+-р- диодов показало, что еффехтшагаоть захвата неосновных (по типу базы) норапнолэсплх послтелзй ловускамз ноосновных носителей, аначитэльно Ешие, чем оспоМшх (то есть Ор>адп и -Ср^ т^). Этот вывод сдэлан на основании измерения ЮШБ- спектров ловушек неосновных носителей при инаектирущэм и пэнняэктирукщэм заполнении.

В работе показано, что для п+-р- диода при условии, р^»«^ формула (4) будет пмэть внд:

V * <б)

Однако вкспаримэнт даэт 0н»0р, поэтому тП(><<Хро, следовательно (4) аапшэтся: .

т- ч^.- ' - (6)

что противоречит как сшсй теория Шокдя-Рида-Холла, так и результатам эксперимента. Для случая п0«р4 в р+-в- диоде формула (4) примет

вид:

V + V- -.........<7)

Если принять 0р>>0п, то будем иметь Тр0<<'СГкз и (4) вашшетоя: ■ ••

(8)

Такой вывод, как и в предыдущем случае, противоречит самой теории Шокли-Рида-Холла. Таким образом, для случаев ро~п1 (п+-р- диод) и по-р1 (Р+-П-ДИОД) теория Шокли-Рида-Холла противоречит самой себе и результатам эксперимента. В то же время экспериментально показано, что процессы рекдмбинации о участием глубоких ловушек о хорошей точностью описываются моделью, предложенной П.Т. Орешкиным, согласно которой: "

.■-!-.-!- +(9)

т V V

где а- время жизни, определяемое экспериментально, совпадающее с временем жизни неосновных носителей, поскольку для п-типа т= а для р- типа т;= тПо.

Как отмечалось в [3], использование теории Шоклн- Рида- Холла-в БЬТБ неправомерно, так квк во время действия опустошаидих импульсов (когда происходит измерение параметров ГЦ) наблвдаетоя актива-ционно- дрейфовый процесс. Как и при описании рекомбинации через ловушки, в теории ШЖЗ считают, что суммируются времена пролета (дрейфа) и тепловой генерации носителей. Первым из указанных времен, принебрегают. Вместо этого следует, складывать вероятности вв-хвата электронов и дырок на ловушки при рекомбинации (это статистически несовместные события), или переш эжать вероятности совместных сооытий: генерации и дрейфа, включая пролет, при Ш/ГБ на опустошающих импульсах.

Согласно [3], противоречивость этого подхода до сих пор не замечалась. Б данной работе показаны пределы изменения энергетического пэложэния К^ рекомбинащюнных ловушек в запрещенной зоне, при

которых удовлетворяется формула Шокли-Рада-Холла (4), причем только уоловно [3]. Указанная условность выполнения (4)-состоит в следующем. Формула (4) для полупроводник,п- типа при Н4<Вр<В0 действи-ельно дает т= т^ при по»р<р однако мокэт быть,., .это., по<рй. Для полупроводника р- ша при В7<Ер<В^ формула (4) действительно днот 1- гПо при ро > , тогда как мокот бит! р001,.

С другой стороны, теория Шошш-Рида-Холла вводит время нични дырок Тр и время иизни электронов гп и приравнивает их (гп= тр). Следовательно:, во- первых, оперируют двумя определениями времени низни, во- вторых, сводят процесс к прямой рекомбинации. Так™ образом теория Шокли-Рида-Холла оперирует равенством т= тп= Тр, а согласно сказанному выше т = Тро- для полупроводника п- типа и т = тпо_ для полупроводника р- пша. Отсюда получаем т= Тр= Тд- Тро (п-тип) и 1= тр= т^ (р- иш).

Мезду тем, альтернативный .подход.^Д,Т., Орещкина дает т= т = = 1/Ор<Ир>И+ для полупроводника .п- типа и т= т1>о= 1/оп<ип>1^ для полупроводника р- типа. При этом температурная зависимость т определяется зависимостью параметров Стр, 1Ц , ъп, <"„>• Величина х по (9) определяется экспериментально и она не является временем яизни пары электрон- дырка. Здесь Н^.- рабочая концентрация ловушек.

Для полупроводника п- типа Тр0<г"40 и по (9) т = Тро, так как вероятность захвата основных носителей (электронов) относительно мала из- за большой концентрации электронов в зоне проводимости, тогда как вероятность захвата дырок на то же ловушки относительно велика вследствие малой концентрации дырок в валентной зоне.

Для полупроводника р- типа, соответственно ^р0>^П0 и по (Э) т = Тд,,. Следовательно, в начале захватываются неосновные носители и этим захватом определяется время а<лзни 1. Захват основных носителей запаздывает, но это укэ ко играет никакой роли при рекомбинации через ловушки, этот процесс не фиксируется при измерении т. Следует

отметить, что об указанном запаздывании упоминается в ряде книг, однако тю объясняется, какая составляющая захвата запаздывает. Сама теория Шокли- Рида- Холла исключает такое запаздывание и представляет захват основных носителей как мгновенные . процеосы, следущие "в фазе" о захватом неосновных носителей. Между тем, отоутотвие сдвига по времени для указанных процеосов захвата исключает захват на ловушки и сводит все явление к прямой рекомбинации.

Таким образом, теория Шокли- Рида- Холла содержит ряд внутренних противоречий. Кроме того, не следует применять ее в ШЛ5, так как процессы активации и дрейфа (пролета) носителей, наблюдаемые при МЖ5, не тождественны рекол.бинационным процессам.

Далее в главе Б анализируются процессы перезарядки ГУ при ШЛЬ. Проанализированы результаты наблюдения полевых завиоимоотей времени перезарядки ГУ для воех образцов. Отмечено, что полевой эфг фект при перезарядке ловушки неосновных нооителей (дырок) в ОПЗ р+-п- диода, наблюдалоя впервые в данной работе.

Приведены экспериментальные данные, количественно подтверждающие справедливость формул (1) и (2).

Экспериментально подтв-рждена необходимость использования при измерении Ш.ТБ- спектров режима и^и^д. Это позволяет получать истинное значение И^. В противном случав (при ио<0рвз) измеряется ои-лыю заниженное значение Н^, что значительно затрудняет (ют вообще делает невозможным) анализ отдельных технологических операций изготовления полупроводниковых структур по ГЦ. Применение резонансного рекима измерения ЩДБ- спектров при аттестации промышленных технологий проиллюстрировано на :примере исследования операций плазмохи-мичоского и жидкостного травления. Изучались параметры дефектов о ГУ, создаваемых данными техьлогическими операциями в диодах Шоткц на основе 51 п- типа. Результаты опубликованы в работах [1] и [4).

В шеотой глава описывается алгоритм автоматизированного опрэ-деления резонансного режима измерения DITS- спектре. Критерием достижения резонанса является значение напряжения опустошения Uo, при котором перестает наблюдаться одвиг максимумов DLTS- пиков. На основании этого алгоритма написана программа, которую предлагается ввеоти в состав программного обеспечения цифровых DLTS- спектрометров, управляемых компьютером, с целью получошм достоверных двшшх при измерении основных параметров ГУ. Как уже отмечалось, несоблюдение условия резонанса в виде uo>Up93 приводит к неверному определению концентрации ГЦ, что делает невозможной аттестацию технологии изготовления полупроводниковых приборов. Отмечается, что введение такой дополнительной функциональной возможности позволит избежать ошибок, связанных с неправильным выбором величины Uo. Изучение фирменной документации показало, что такая возможность до сих пор не реализована ни в одном из серийно выпускаемых DLTS- спектрометров.

Прэдлогаемая программа может быть использована с любым цифровым DX.TS- спектрометром после некоторых доработок (требуется изменить Модуль связи основной программ с портами ввода-вывода в соответствие с особенностями используемой установки).

С целью испытания работоспособнэсти программы разработан и изготовлен лабораторный макет цифрового токового DLTS- спектрометра, управляемого от ЭВМ (ГШ AT).

Проведенные испытательные измерения показали работоспособность аппаратной и программной части уотановки. Полученные результаты о хорошей точностью совпали о данными измерений эталонной установки. В качестве эталонной установки использовался аналоговый токовый DLTS-спектрометр. Измерения проводились на двух образцах, представляющих собой диоды с р+-п- переходами.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Впервые на диодах с п+-р- переходами (на основе Si и CaAs), содержащих глубокие ловушки неосновных носителей (електронов) в активной части р- области, экспериментально подтверждена справедливость формулы х- 0,8 Tu(Hj>/^ia)exp((E0-Bt)/k!I), описывающей кинетику перезарядки ловушек неосновных носителей заряда на основе ак-тивацчошю- пролетной теории.

2. Впервые на диодах с п+-р- переходами (на основе Si и CaAs), содержащих глубокие ловушки неосновных носителей (електронов) в активной части р- области наблюдалась полевая зависимость постоянной времени релаксации при их перезарядке. Это подтверждает справедливость применения вктивационно- пролетной теории для описания процессов перезарядки ловушек неосновных носителей в п+-р- диодах.

3. Для всех образцов проводилась количественная проверка выраг-жений, описнваоцих перезарядку глубоких лоьушек основных и неосновных носителей не основе активационно- пролетной теории, в также измерение полевых зависимостей времени релаксации. Полученные результаты показывают справедливость этой.теории.

4. Для получения достоверной информации о ГЦ даны експеримвн-тольно обоснованные рекомендации производить измерение DITS- спектров в резонансном рехиме (при • Показано, что несоблюдение указанного условия приводит к получению сильно заниженного значения концентрации ГЦ.

Б. Приведены примеры практического применения DLTS (в резонен-' сном режиме) для анализа отдельных технологических опервций по опубликованным работам автора. Сделаны выводы о вероятной природе дефектов с ГУ, которые исследовались в данной диссертации.

6. Разработан и иэготоьлен лабораторный макет токового ; DLTS-споктроматри с возможностью автоматизированного определения резо-ипноних услорий измерения спектра. Использование этой возможности

позволит избежать получения ошибочных параметров ГУ, возникающих в случае неверного выбора напряжения опуотошения (ио<ир0а). Вместе с тем отмечается, что такая возможность не была ранее реализована ни в одной из серийных установок, создаваемых зарубежными фирмами.

7. Для образцов, содержащих ловушки неравновесных носителей, систематически измерялось время жизни неосновных неравновесных носителей и его температурная зевиоимооть. На основа получентах данных сделан вывод о том, что процессы рекомбинации определяются ловушками неосновных носителей.

8. Впервые экспериментально выявлены существенные внутренние противоречия теории рекомбинация через ловушки Шокли-Рида-Холла. В то же время эксперимент подтверждает справедливость теории П.Т. Орешкина для описания рекомбинации о учвотием глубоких ловушек.

9. Дана экспериментально обоснованная рекомендация использовать методику измерения температурной зависимости времени жизни неосновных неравновесных носителей в резких несимметричных р-п- переходах (п+-р и р+-п) (на основе метода инжекции-эк'тракции) для экспрессного определения энергетического положения глубоких ловуаюк неосновных носителей в запрещенной зоне полупроводника (без использования ШЛ5). Эта рекомендация дана на основе вывода о том, что определяемое значение энергии активации оледует приписывать ловушкам неосновных носителей. Отсчет энергии при этом следует проводить от' зоны неосновных носителей (по типу базы).

. Основные результаты диооертации опубликованы в оледующих работах:

1. Рэлаковциокная спектроскопия глубоких уровней в полупроводниках./ Орашкии П.Т., Зубков М.В., Холомина Т.АлЖелеинов Ф.К.,Кузнецов Ю.М.у Клочков А.Я., Трогулов В.В.//Электронная техника.Сер.3. Микроэлектроника.-19Э2.-Вып.2(147)~3(148).- С.З-Э.

как резонаторы на глубоких центрах//Актуальные проблемы фундаментальных наук: Сб.докл. Международной конференции. Секция "Теоретическая и експериментальная физика".- М.:МГТУ им.Баумана,1991.-С.80-83.

Ь. Орешкин П.Т., Трегулов В.Ь. Перезарядка глубоких уровней и рекомбинация через ловушки.//Тез. докл. Всероссийской Научно-технической. конф. с международным участием "Актуальные проблемы твердотельной електроники и микровдектроники",Таганрог.-1994.- ч.1.- С.Б.

4. Ограничения в технологии и проектировании субмикронных СБИС, обусловленные дефектами о глубокими уровнями./ Клочков А. Я, Зубков М.В., Кузнецов Ю.М..Близнецов В.Н. .Бобров А.Л. .Трегулов В.В. //Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника.- 1992.-Вып.4(149).-С. 37-40.

Б Трегулов В.В. Экспериментальный анализ модели рекомбинации ¡юоите-мй заряда в полупроводниках при наличии глубоких ловушек //Физика полупроводников и микроэлектроника. Межвузовский сборник научных трудов РГРГА.- 1995.- С. 69-76.

6. Трегулов В.В., Зубков М.В. Полевой эффект при релаксационной спектроскопии глубоких уровней в полупроводниках.//Физика полупроводников и микроэлектроника. Межвузовский сборник научн"Т трудов РГРГА.- 1925.- С. 77-80.

Трегулов Вадим Викторович

Перезарядка глубоких уровней в полупроводниках при релаксационной опектроскопии и рекомбинации через ловушки

АВТОРЕФЕРАТ ' ,, ' диооертахцш на соискание ученой степени , кандидата технических наук

Лицензия * 020446 от 04.03.92. Подписано в печать 6.11.96. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага газетная. Печать ротапринтная. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тире» 100 ека. Заказ£23. Бесплатно. , . Рнза-ъская государственная радиотехническая академия. 391ОСО, Рязань, ул. Гагврина, Б9/1. .. ■Участок оперативно.^ полигра|ии Облетагупрввления. , 390013, Рязань, ул. Типанояа, 4.