https://doi.org/10.15407/iopt.2021.56.129

Optoelectron. Semicond. Tech. 56, 129-133 (2021)

L. V. Shekhovtsov


DIAGNOSIS OF SEMICONDUCTOR HETEROSYSTEMS USING THE PHOTOVOLTAIC METHOD


The diagnostic method is as follows: the lateral photo-EMF spectral characteristics are measured, generated in the structure (or device) when illuminated by wavelength light with a near the edge of the basic semiconductor layer.

For illustrations of efficiency method the given part of the measurement results for Schottky contact samples with a nitrogen concentration of 5% and a thermal annealing temperature of 900 and 950°C.

It has been found that a significant character and a small amplitude of such a characteristic indicates qualitative at a homogeneity and the necessary magnitude of the potential barrier (or barriers), that it is necessary to form to make Schottky contact or other structure.

A significant characteristic and a small amplitude of such a characteristic indicates a qualitative one-line and the required value of a potential barrier (or barriers) that must be formed for the manufacture of a semiconductor structure or device.

If the spectral characteristic has one maximum and amplitude that is many times higher than the amplitude of a significant characteristic, then this indicates a formed transition layer between components of heterosystems with high, compared with a quasine-power region of semiconductor, conductivity. The presence of such a layer increases the probability breaks down of the microelectronic device.

Investigation of the distribution of lateral photours along the metal semiconductor interface compliant interpretation of spectral characteristics features.

The linear significant form of distribution of EMF confirms the presence of a transition layer with a lower doping level compared with GaAs.

An important feature of the diagnostic method is its non-destructive character, as well as the possibility of applying to semiconductor or devices based on them, in which the photovoltaic effect may occur.

Keywords: diagnostic, semiconductor heterosystems, lateral photo-emf, spectral characteristic

References

1. Liliental-Weber Z., Gronsky R., Washburn J.et al Schottky and Ohmic Au contacts on GaAs: Microscopic and electrical investigation. Vac.Technol. B.1986. 4, N 4. P.912-918.

https://doi.org/10.1116/1.583536

2. Kim C., King P.L., Pianetta P. Fermi-level inhomogeneities on the GaAs (110) surface imaged with a photoelectron microscope. Vac.Technol. B. 1992. 10, N 4. P.1944-1948.

https://doi.org/10.1116/1.586163

3. Volkova E.V., Loginov A.B., Loginov B.A., Tarasova E.A., Puzanov A.S., Korolev S.A., Semyonovyh E.S., Hazanova S.V., Obolenskij S.V. Eksperimentalnye issledovaniya modifikacii harakteristik GaAs-struktur s kontaktami Shottki posle vozdejstviya bystryh nejtronov. FTP. 2021. 55, №10. S.846-849.

4. Venger E.F., Gotovy I., Shehovcov L.V. Degradaciya kontakta Shottki pri termicheskom otzhige. Optoelektronika i poluprovodnikovaya tehnika. 2012. 47. S.77-83.

5. Wallmark J.T. A New Semiconductor Photocell Using Lateral Photoeffect. Procc. IRE. 1957. 45, №4. P.474-483.

https://doi.org/10.1109/JRPROC.1957.278435

6. Shehovcov L.V., Sachenko A.V., Shvarc. Yu.M. Poperechnaya fotoeds v geteroepitaksialnoj strukture. FTP. 1995. 29, №3. S. 566-573.

7. Venger E.F., Semenova G.N., Sadofev Yu.G., Korsunskaya N.E., Semciv M.P., Sapko S.Yu. Shehovcov L.V. Osobennosti dolgovremennoj relaksacii fotoeds v geteroepitaksialnoj strukture ZnSe-GaAs. Pisma v ZhTF. 2000. 26, №5. S.23-30.

8. Venger E.F., Konakova R.V., Ohrimenko O.B., Sapko S.Yu., Ivanov V.N., Shehovcov L.V., Perehodnoj sloj v kontaktah Shottki TiB2 -GaAs Au -TiB2 -GaAs. FTP. 2001. 35, N 4. S.439−444.

https://doi.org/10.1134/1.1365188

Л. В. Шеховцов

ФОТОЕЛЕКТРИЧНИЙ МЕТОД ДІАГНОСТИКИ ПЕРЕХІДНИХ ШАРІВ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ГЕТЕРОСИСТЕМ

Діагностичний метод полягає в наступному: вимірюється спектральна характеристика латеральної фотоерс, що генерується у структурі (або приладі) при її освітленні світлом з довжиною хвилі поблизу краю фундаментального поглинання базового напівпровідникового шару.

Для ілюстрації дієвості методу наведена частина результатів вимірів для зразків контакту Шотткі NbN-GaAs з концентрацією азоту в плівці NbN 5% і температурою термічного відпалення 900 і 950ºС.

З'ясовано, що знакозмінний характер та невелика амплітуда такої характеристики вказує на якісний за однорідністю та величиною потенційний бар`єр (або бар`єри), що необхідно сформувати для виготовлення контакту Шотткі або іншої структури.

Аналіз особливостей спектральної характеристики та її модифікації дозволяють зробити висновок, що в разі, якщо ерс має один максимум та амплітуду, яка в декілька разів перевищує амплітуду знакозмінної характеристики, це вказує на сформований перехідний шар між складовими гетеросистеми з високою, порівняно з квазінейтральною областю напівпровідника, провідністю. Наявність такого шару збільшує вірогідність виходу з ладу мікроелектронного приладу.

Доповнюють інтерпретацію особливостей спектральних характеристик дослідження розподілу латеральної фотоерс вздовж межі поділу метал-напівпровідник.

Лінійна знакозмінна форма розподілу ерс підтверджує наявність перехідного шару з нижчим рівнем легування в порівнянні з об'ємом GaAs.

В деяких зразках розподіл ерс може бути далеким від лінійного. Це означає, що вже на стадії формування контакту Шотткі відбулась його деградація і необхідно вносити корективи в технологічний процес.

Особливістю діагностичного методу є його неруйнівний характер, а також можливість застосування до напівпровідникових гетеросистем або приладів на їхній основі, в яких може виникати фотоелектричний ефект.

Ключові слова: діагностика, напівпровідникова гетеросистема, латеральна фотоерс, спектральна характеристика.