RU2484551C1 - Measurement method of life cycle of minor charge carriers in silicon - Google Patents

Measurement method of life cycle of minor charge carriers in silicon Download PDF

Info

Publication number
RU2484551C1
RU2484551C1 RU2012103069/28A RU2012103069A RU2484551C1 RU 2484551 C1 RU2484551 C1 RU 2484551C1 RU 2012103069/28 A RU2012103069/28 A RU 2012103069/28A RU 2012103069 A RU2012103069 A RU 2012103069A RU 2484551 C1 RU2484551 C1 RU 2484551C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ingot
charge carriers
silicon
lifetime
intersection
Prior art date
Application number
RU2012103069/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Валентинович Алексеев
Виктор Сергеевич Белоусов
Андрей Геннадьевич Каминский
Вера Евгеньевна Каминская
Ирина Владимировна Грибова
Сергей Александрович Климов
Виктор Иванович Попов
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ"
Priority to RU2012103069/28A priority Critical patent/RU2484551C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2484551C1 publication Critical patent/RU2484551C1/en

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: in the measurement method of life cycle of minor charge carriers in silicon, which involves heating of a silicon ingot to the temperature of not less than 80°C, lighting of the ingot end with pulse exciting beam L1 with wave length λ1=1.15+1.28 mcm and lighting of side surface of the ingot with sounding beam L2 with wave length λ12≤6.0 mcm, crossing of beams L1 and L2 inside the ingot, recording of beam L2 that passed through the ingot, measurement of time dependence of intensity of beam L2 that passed through the ingot with further determination of life cycle of minor charge carriers for coordinate of a cross point of beams L1 and L2 and scanning of volume of the ingot with the above intersection area and determination of life time of minor charge carriers for scanned areas. Lighting of the ingot with beam L1 is performed through a flat focusing lens, a flat focus of beam L1 is located in the intersection plane of beams L2, and scanning of the ingot volume is performed with the intersection area of beams L2 with focus of beam L1.
EFFECT: increasing productivity of the measurement method of life cycle of minor charge carriers during non-destructive layer-by-layer investigation of its distribution in silicon ingots.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к области неразрушающего контроля параметров полупроводниковых материалов с использованием зондирующего электромагнитного излучения, и может быть использовано для определения времени жизни неосновных носителей заряда в кремниевых слитках.The invention relates to the field of measuring equipment, namely to the field of non-destructive testing of semiconductor material parameters using probing electromagnetic radiation, and can be used to determine the lifetime of minority charge carriers in silicon ingots.

Известен способ измерения времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии, предусматривающий облучение поверхности кремния прямоугольными импульсами ИК-излучения длительностью Δt, регистрацию в цифровой форме сигнала поверхностной фото-ЭДС с использованием бесконтактного емкостного электрода и анализ фронтов импульсного сигнала [1]. Длительность импульса ИК-излучения Δt выбирают существенно больше длительности переднего фронта сигнала поверхностной фото-ЭДС, а время между импульсами - больше времени заднего фронта импульсного сигнала. Корректная регистрация амплитуды и формы импульса фото-ЭДС обеспечивается за счет постоянной времени измерительной цепи, которая должна быть больше полной длительности этого импульса.There is a method of measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon, which involves irradiating a silicon surface with rectangular pulses of infrared radiation of Δt duration, digitally recording a surface photo-emf signal using a contactless capacitive electrode and analyzing the edges of the pulse signal [1]. The pulse duration of the infrared radiation Δt is chosen to be significantly longer than the duration of the leading edge of the surface photo-emf signal, and the time between pulses is longer than the time of the falling edge of the pulse signal. Correct registration of the amplitude and shape of the photo-emf pulse is ensured by the time constant of the measuring circuit, which should be longer than the total duration of this pulse.

Указанный способ имеет высокую точность (±2%), т.к. позволяет исключить погрешность, обусловленную зависимостью формы импульса поверхностной фото-ЭДС от интенсивности и длины волны ИК-излучения.The specified method has high accuracy (± 2%), because eliminates the error due to the dependence of the pulse shape of the surface photo-emf on the intensity and wavelength of infrared radiation.

К недостаткам способа следует отнести невозможность измерения времени жизни неосновных носителей заряда на образцах толщиной более 4 мм и низкую, не менее 100 с на одно измерение, производительность.The disadvantages of the method include the impossibility of measuring the lifetime of minority charge carriers on samples with a thickness of more than 4 mm and low, not less than 100 s per measurement, performance.

Известен способ измерения времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии, включающий облучение поверхности образца импульсным возбуждающим излучением с длиной волны λ1=0,51 мкм и зондирующим ИК-излучением с длиной волны λ2=3,39 мкм, сканирование поверхности образца зондирующим и возбуждающим излучением, регистрацию временной зависимости интенсивности отраженного от объекта зондирующего ИК-излучения и вычисление по измеренной временной зависимости времени жизни неосновных носителей заряда [2]. Длину волны возбуждающего излучения λ1=0,51 мкм, обеспечиваемую аргоновым лазером, выбирают из расчета близости к области спектра собственного поглощения кремния (λ≈1,2 мкм).A known method of measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon, comprising irradiating the surface of the sample with pulsed exciting radiation with a wavelength of λ 1 = 0.51 μm and probing infrared radiation with a wavelength of λ 2 = 3.39 μm, scanning the surface of the sample with probing and exciting radiation, recording the time dependence of the intensity of the probe infrared radiation reflected from the object and calculating from the measured time dependence of the lifetime of minority charge carriers [2]. The wavelength of the exciting radiation λ 1 = 0.51 μm, provided by an argon laser, is selected based on the proximity to the region of the intrinsic absorption spectrum of silicon (λ≈1.2 μm).

Длительность возбуждающих импульсов Δt≈25 мс выбирают из условия Δt>>τ, где τ - диапазон времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии (τ=10-9÷10-3с).The duration of the exciting pulses Δt≈25 ms is chosen from the condition Δt >> τ, where τ is the range of the lifetime of minority charge carriers in silicon (τ = 10 -9 ÷ 10 -3 s).

К недостаткам способа следует отнести невозможность измерения времени жизни неосновных носителей заряда на образцах толщиной более 1 мм, а также невысокую точность и локальность, обусловленную сильным влиянием на объемную составляющую времени жизни неосновных носителей заряда эффекта поверхностной рекомбинации.The disadvantages of the method include the impossibility of measuring the lifetime of minority charge carriers on samples with a thickness of more than 1 mm, as well as low accuracy and locality due to the strong influence of the surface recombination effect on the bulk component of the lifetime of minority charge carriers.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии, включающий полировку торцов слитка кремния, нагрев слитка до температуры не менее 80°С, освещение торца слитка импульсным возбуждающим излучением ИК-лазера с длиной волны λ1=1,15÷1,28 мкм, создающим избыточное количество неосновных носителей заряда, и освещение боковой поверхности слитка непрерывным зондирующим излучением лазера с длиной волны λ12≤6,0 мкм, осуществление пересечения областей возбуждающего и зондирующего излучения внутри слитка, регистрацию прошедшего через слиток зондирующего излучения, измерение временной зависимости интенсивности прошедшего через слиток зондирующего излучения с последующим определением времени жизни неосновных носителей заряда, после чего областью пересечения сканируют объем слитка и определяют время жизни неосновных носителей заряда для сканируемых областей [3]. В качестве основного источника зондирующего излучения был использован газовый (Не-Ne)-лазер с длиной волны λ2=3,39 мкм. Выбор газового (Не-Ne)-лазера в качестве источника зондирующего излучения был обусловлен тем, что он имеет большую (20-30 см) длину когерентности (то есть длину части луча, состоящей из фотонов с одинаковой энергией), его излучение имеет очень малый угол расходимости, высокую монохроматичность и частотную стабильность.The closest in technical essence and the achieved result is a method of measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon, including polishing the ends of the silicon ingot, heating the ingot to a temperature of at least 80 ° C, illuminating the end of the ingot with pulsed exciting radiation of an infrared laser with a wavelength of λ 1 = 1.15 ÷ 1.28 μm, creating an excess of minority charge carriers, and illumination of the side surface of the ingot with continuous probing laser radiation with a wavelength of λ 12 ≤ 6.0 μm, the intersection of the regions exciting and probing radiation inside the ingot, recording the probe radiation transmitted through the ingot, measuring the time dependence of the intensity of the probing radiation transmitted through the ingot, followed by determining the lifetime of minority charge carriers, after which the volume of the ingot is scanned by the intersection region and determine the lifetime of minority charge carriers for the scanned areas [ 3]. A gas (He-Ne) laser with a wavelength of λ 2 = 3.39 μm was used as the main source of probe radiation. The choice of a gas (He-Ne) laser as a source of probe radiation was due to the fact that it has a large (20-30 cm) coherence length (that is, the length of a part of the beam consisting of photons with the same energy), its radiation is very small angle of divergence, high monochromaticity and frequency stability.

Указанная длина когерентности (20-30 см) как раз соответствует максимальным диаметрам кремниевых слитков, выращиваемых в промышленных масштабах для нужд микроэлектроники и фотовольтаики.The indicated coherence length (20-30 cm) just corresponds to the maximum diameters of silicon ingots grown on an industrial scale for the needs of microelectronics and photovoltaics.

Нагрев слитка в процессе измерения до температуры не менее 80°С обеспечивает распространение импульсного возбуждающего излучения в кремнии на расстояния до 100 см. В этом случае вдоль траектории возбуждающего излучения происходит генерация избыточных носителей заряда, причем уровень генерации носителей оказывается сопоставимым между собой практически на всем протяжении следования возбуждающего излучения, а потери на поглощение избыточных носителей заряда незначительны.Heating the ingot during the measurement to a temperature of at least 80 ° C ensures the propagation of pulsed exciting radiation in silicon over distances of up to 100 cm. In this case, excess charge carriers are generated along the path of the exciting radiation, and the level of carrier generation appears to be comparable among themselves practically throughout repetition of exciting radiation, and the absorption loss of excess charge carriers is negligible.

Производительность измерений по данному способу составляет 5÷10 с на одно измерение. Следовательно, для контроля времени жизни неосновных носителей заряда хотя бы в одной точке вдоль оси слитка длиной 100 см (при локальности ~10 мм) требуется минимум 100 замеров, т.е. 500÷1000 с. Таким образом, основным недостатком данного способа является низкая производительность процесса измерений.The measurement performance for this method is 5 ÷ 10 s per measurement. Therefore, to control the lifetime of minority charge carriers at least at one point along the axis of the ingot 100 cm long (with locality ~ 10 mm), a minimum of 100 measurements is required, i.e. 500 ÷ 1000 s. Thus, the main disadvantage of this method is the low productivity of the measurement process.

Задачей изобретения является увеличение производительности процесса измерения времени жизни неосновных носителей заряда в слитках кремния.The objective of the invention is to increase the productivity of the process of measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon ingots.

Это достигается тем, что в способе измерения времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии, включающем нагрев слитка кремния до температуры не менее 80°С, освещение торца слитка импульсным возбуждающим лучом L1 с длиной волны λ1=1,15÷1,28 мкм и освещение боковой поверхности слитка зондирующим лучом L2 с длиной волны λ12≤6,0 мкм, пересечение лучей L1 и L2 внутри слитка, регистрацию прошедшего через слиток луча L2, измерение временнóй зависимости интенсивности прошедшего через слиток луча L2 с последующим определением времени жизни неосновных носителей заряда для координаты точки пересечения лучей L1 и L2 и сканирование объема слитка указанной областью пересечения и определение времени жизни неосновных носителей заряда для сканируемых областей, освещение слитка лучом L1 осуществляют через плоскую фокусирующую линзу, плоский фокус луча L1 располагают в плоскости пересечения лучей L2, а сканирование объема слитка осуществляют областью пересечения лучей L2 с фокусом луча L1.This is achieved by the fact that in the method for measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon, including heating a silicon ingot to a temperature of at least 80 ° C, illuminating the face of the ingot with a pulsed exciting beam L 1 with a wavelength of λ 1 = 1.15 ÷ 1.28 μm and illumination of the side surface of the ingot with a probe beam L 2 with a wavelength of λ 12 ≤ 6.0 μm, the intersection of the rays L 1 and L 2 inside the ingot, registration of the beam L 2 passing through the ingot, measurement of the time dependence of the intensity of the beam L passing through the ingot 2, followed by determination of the lifetime Neos ovnyh carriers for the coordinates of the point of intersection of rays L 1 and L 2 and the scanning volume ingot of said area of intersection and definition of the lifetime of minority carriers for the scanned areas ingot illumination beam L 1 is performed through a planar focusing lens, flat focus beam L 1 is disposed in a plane the intersection of the rays L 2 , and scanning the volume of the ingot is carried out by the region of intersection of the rays L 2 with the focus of the beam L 1 .

При освещении боковой поверхности слитка не менее чем двумя лучами L2 производительность Способа возрастает пропорционально количеству лучей Z1.When illuminating the side surface of the ingot with at least two rays L 2, the productivity of the Method increases in proportion to the number of rays Z 1 .

В известных науке и технике решениях аналогичной задачи не обнаружено использование плоскосфокусированного в объеме кремниевого слитка импульсного возбуждающего ИК-луча с целью генерации избыточных носителей заряда в локальной области, концентрация которых модулирует проходящий через эту область один или несколько зондирующих ИК-лучей, что позволяет по спаду интенсивности прошедших через слиток зондирующих лучей определить величину времени жизни неосновных носителей заряда в области пересечения возбуждающего и зондирующего лучей.The solutions of a similar problem known to science and technology have not revealed the use of a pulsed exciting infrared beam flat-focused in a silicon ingot volume to generate excess charge carriers in a local region, the concentration of which modulates one or more probing infrared rays passing through this region, which allows a decrease the intensities of the probe rays transmitted through the ingot to determine the lifetime of minority charge carriers in the region of intersection of the exciting and probing beams .

При использовании для генерации носителей заряда в кремнии плоскосфокусированного импульсного возбуждающего излучения с длиной волны λ1=1,15÷1,28 мкм решаются две проблемы:When using a plane-focused pulsed exciting radiation with a wavelength of λ 1 = 1.15 ÷ 1.28 μm for the generation of charge carriers in silicon, two problems are solved:

1) более чем на порядок возрастает концентрация генерируемых избыточных носителей заряда в фокусе луча L1, что позволяет (за счет увеличения интенсивности регистрируемого сигнала) в несколько раз увеличить точность и воспроизводимость результатов измерений.1) the concentration of generated excess charge carriers in the beam focus L 1 increases by more than an order of magnitude, which allows (by increasing the intensity of the recorded signal) several times to increase the accuracy and reproducibility of the measurement results.

2) отпадает необходимость в тщательной подготовке поверхностей слитка кремния перед измерениями, поскольку снижается влияние эффекта поверхностной рекомбинации на объемную составляющую времени жизни неосновных носителей заряда, что позволяет значительно увеличить достоверность регистрируемых сигналов;2) there is no need for thorough preparation of the surfaces of the silicon ingot before measurements, since the effect of surface recombination on the volume component of the lifetime of minority charge carriers is reduced, which can significantly increase the reliability of the recorded signals;

3) при обеспечении пересечения плоского фокуса луча L1 с более чем одним зондирующим лучом L2 появляется возможность в единицу времени провести измерение времени жизни неосновных носителей заряда одновременно для нескольких областей слитка.3) while ensuring that the plane focus of the beam L 1 intersects with more than one probe beam L 2 , it becomes possible to measure the lifetime of minority charge carriers simultaneously for several regions of the ingot per unit time.

Параметры линзы обеспечивают уверенную фокусировку луча L1 в объеме слитка. Поскольку минимальное фокусное расстояние линзы FL1 должно быть не менее половины предельно возможной длины контролируемых кремниевых слитков, то величина FL1 не должна быть менее 300 мм (например, предельная длина квадратированных слитков, размещаемых в станке проволочной резки модели MWS-610SD с верхним расположением режущего механизма производства "TAKATORI" (Япония), составляет 270 мм). Этому критерию удовлетворяют сапфировые и германиевые линзы, серийно изготовляемые многими оптическими предприятиями.The parameters of the lens provide reliable focusing of the beam L 1 in the volume of the ingot. Since the minimum focal length of the FL 1 lens must be at least half the maximum possible length of the controlled silicon ingots, the value of FL 1 must not be less than 300 mm (for example, the maximum length of squared ingots placed in a wire cutting machine model MWS-610SD with an upper cutting position production mechanism "TAKATORI" (Japan), is 270 mm). Sapphire and germanium lenses, serially manufactured by many optical enterprises, satisfy this criterion.

Во-вторых, при значительно больших интенсивностях возбуждающего излучения существенно облегчаются процессы регистрации области пересечения 2 лучей L1 и L2 и дальнейшего управления сканированием этой областью объема слитка.Secondly, at significantly higher intensities of the exciting radiation, the registration processes of the region of intersection of 2 rays L 1 and L 2 and further control of scanning the region of the ingot volume by this region are significantly facilitated.

Новизна заявляемого изобретения обусловлена тем, что для достижения цели изобретения (увеличение производительности процесса измерения времени жизни неосновных носителей заряда в слитках кремния) используется плоскосфокусированный пучок импульсного возбуждающего излучения и более чем один луч непрерывного зондирующего излучения, что позволяет увеличить производительность способа.The novelty of the claimed invention is due to the fact that to achieve the objective of the invention (increasing the productivity of the process of measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon ingots), a plane-focused beam of pulsed exciting radiation and more than one beam of continuous probe radiation are used, which allows to increase the productivity of the method.

Сущность способа поясняется фиг.1, где:The essence of the method is illustrated in figure 1, where:

1 - квадратированный слиток кремния;1 - squared silicon ingot;

2 - луч импульсного возбуждающего излучения L1 от ИК-лазера с длиной волны λ1=1,15÷1,28 мкм;2 - a beam of pulsed exciting radiation L 1 from an IR laser with a wavelength of λ 1 = 1.15 ÷ 1.28 μm;

3 - плоскофокусирующая линза;3 - planofocusing lens;

4 - лучи непрерывного зондирующего излучения L2 от твердотельного лазера с длиной волны λ12≤6,0 мкм;4 - rays of continuous probing radiation L 2 from a solid-state laser with a wavelength of λ 12 ≤ 6.0 μm;

5 - прошедшие через слиток 1 лучи L2;5 - passed through the ingot 1 rays L 2 ;

6 - плоскость прохождения лучей L2 через слиток 1;6 - the plane of passage of the rays L 2 through the ingot 1;

7 - фокусируемый луч L1 в слитке 1;7 - focused beam L 1 in ingot 1;

8 - луч L1, сфокусированный в плоскости прохождения лучей L2 через слиток 1.8 - beam L 1 focused in the plane of passage of the rays L 2 through the ingot 1.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Установка для определения времени жизни неосновных носителей заряда в слитках кремния по заявляемому способу была смонтирована на испытательном стенде, имеющем прецизионные устройства горизонтального и вертикального перемещения габаритных объектов и стандартный набор датчиков и аппаратуры для регистрации и обработки ИК-сигналов, на станине которого дополнительно были размещены источник импульсного возбуждающего излучения (твердотельный иттербиевый лазер с длинной волны λ1=1,26 мкм и эффективностью ~82%) и плоская фокусирующая линза из германиия. В качестве линзы была использована специально изготовленная плосковыпуклая германиевая линза с фокусным расстоянием FL1=250 мм и радиусом кривизны R=750 мм.The installation for determining the lifetime of minority charge carriers in silicon ingots according to the claimed method was mounted on a test bench having precision devices for horizontal and vertical movement of dimensional objects and a standard set of sensors and equipment for recording and processing IR signals, on the bed of which an additional source was placed pulsed excitation radiation (ytterbium solid state laser with a wavelength of λ 1 = 1.26 m and efficiency ~ 82%) and planar focusing lens of Germany. A specially made plane-convex germanium lens with a focal length of FL 1 = 250 mm and a radius of curvature R = 750 mm was used as a lens.

В качестве источника непрерывного зондирующего ИК-излучения использовались три твердотельных (Fe2+:ZnSe)-лазера мощностью ~50 мВт, настроенных на непрерывный режим генерации излучения с длиной волны λ2=3,7 мкм. С целью предотвращения перегрева лазеров использовалась система охлаждения на базе элементов Пельтье.Three solid-state (Fe2 +: ZnSe) lasers with a power of ~ 50 mW tuned to a continuous mode of radiation generation with a wavelength of λ 2 = 3.7 μm were used as a source of continuous probing infrared radiation. In order to prevent overheating of the lasers, a cooling system based on Peltier elements was used.

В качестве объекта контроля использовался квадратированный монокристаллический слиток кремния марки КДБ-10 (111)-4°.As a control object, we used a squared single-crystal ingot of silicon grade KDB-10 (111) -4 °.

Размеры слитка составляли 175×175×600 мм.The dimensions of the ingot were 175 × 175 × 600 mm.

Нагрев слитка до температуры ~80÷90°С осуществлялся локально вблизи плоского фокуса луча от иттербиевого лазера, для чего использовалась галогенная лампа со щелевым ИК-фильтром.The ingot was heated to a temperature of ~ 80–90 ° C locally near the plane focus of the beam from the ytterbium laser, for which a halogen lamp with a slit IR filter was used.

Сканирование областью пересечения плоского фокуса возбуждающего излучения с тремя лучами зондирующего излучения осуществлялось за счет вертикального перемещения слитка со скоростью 0,5 мм/с относительно неподвижно закрепленных возбуждающего и зондирующего лазеров.Scanning by the region of intersection of the flat focus of the exciting radiation with three probe radiation beams was carried out due to the vertical movement of the ingot with a speed of 0.5 mm / s relative to the motionlessly fixed exciting and probing lasers.

Измерение времени жизни неосновных носителей заряда сначала проводились в 5 плоскостях слитка на расстоянии 50 мм друг от друга, после чего слиток переворачивали в горизонтальной плоскости на 180° и вновь проводили измерение в 5 плоскостях слитка на расстоянии 50 мм друг от друга. Таким образом, при данных параметрах плоскофокусирующей линзы, которые обеспечивали фокусировку возбуждающего луча только на половине длины слитка, слиток был проконтролирован по всей длине с шагом 50 мм.The measurement of the lifetime of minority charge carriers was first carried out in 5 planes of the ingot at a distance of 50 mm from each other, after which the ingot was turned in the horizontal plane by 180 ° and again the measurement was carried out in 5 planes of the ingot at a distance of 50 mm from each other. Thus, with these parameters of the planofocusing lens, which provided the focusing of the exciting beam only half the length of the ingot, the ingot was monitored over the entire length in increments of 50 mm.

Регистрация зондирующего излучения и обработка результатов регистрации осуществлялось по стандартной методике [4] с использованием стандартных средств обработки результатов.Registration of the probe radiation and processing of the registration results was carried out according to the standard method [4] using standard means of processing the results.

Длительность единичного измерения, в результате которого осуществлялась достоверная регистрация координаты 3-х точек и определение величины времени жизни неосновных носителей заряда в этих точках, оказалось равной 1,5÷2,0 с.The duration of a single measurement, which resulted in reliable registration of the coordinates of 3 points and determination of the lifetime of minority charge carriers at these points, turned out to be 1.5 ÷ 2.0 s.

Длительность контроля всего слитка с учетом подготовительных операций составила ~50 мин (с учетом длительности подготовительных операций: закрепление слитка на узле горизонтального перемещения установки, калибровка измерительной системы и поворот слитка на 180°).The duration of the control of the entire ingot, taking into account the preparatory operations, was ~ 50 min (taking into account the duration of the preparatory operations: securing the ingot on the unit of horizontal movement of the unit, calibration of the measuring system, and rotation of the ingot by 180 °).

В процессе измерения было обработано более чем 3000 координат.During the measurement, more than 3000 coordinates were processed.

Если бы контроль данного слитка проводился по способу-прототипу, на контроль 3000 координат потребовалось бы не менее 400 мин.If the control of this ingot was carried out according to the prototype method, it would take at least 400 minutes to control 3000 coordinates.

Таким образом, производительность заявляемого Способа оказывается в 8 раз выше, чем у способа-прототипа.Thus, the performance of the proposed Method is 8 times higher than that of the prototype method.

Точность измерений в данном примере составила ±3% и определена на основании анализа разброса и воспроизводимости результатов измерения одного и того же слитка после четырехкратного его измерения в аналогичных режимах, т.е. время жизни неосновных носителей заряда измерялась в каждой точке 4 раза. При этом слиток размещали на платформе установки измерения в другом (слиток переворачивали на 90° относительно его оси и осуществляли повторную калибровку измерительной системы).The measurement accuracy in this example was ± 3% and was determined based on the analysis of the scatter and reproducibility of the measurement results of the same ingot after four times its measurement in similar modes, i.e. the lifetime of minority charge carriers was measured at each point 4 times. In this case, the ingot was placed on the measurement setup platform in another (the ingot was turned 90 ° relative to its axis and the calibration of the measuring system was carried out).

Таким образом, заявляемый способ измерения времени жизни неосновных носителей заряда в слитках кремния характеризуется высокой (менее 2,0 с на одно измерение) производительностью, что обеспечивается за счет применения плоскосфокусированного импульсного возбуждающего ИК-излучения.Thus, the inventive method for measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon ingots is characterized by high (less than 2.0 s per measurement) performance, which is ensured by the use of plane-focused pulsed exciting IR radiation.

Источники информацииInformation sources

1. ASTM F 391-96. Standard Test Methods for Minority Carrier Diffusion Length in Extrinsic Semiconductors by Measurement of Steady-State Surface Photovoltage. Annual Book of ASTM Standard. V.10.05.1. ASTM F 391-96. Standard Test Methods for Minority Carrier Diffusion Length in Extrinsic Semiconductors by Measurement of Steady-State Surface Photovoltage. Annual Book of ASTM Standard. V.10.05.

2. Патент РФ, МПК: H01L 21/66, №2006987 от 28.06.1991 г.2. RF patent, IPC: H01L 21/66, No. 2006987 of 06/28/1991

3. Патент РФ, МПК: H01L 21/66, №2178220 от 25.02.2000 г. - прототип.3. RF patent, IPC: H01L 21/66, No. 2178220 of 02.25.2000, the prototype.

4. А.Ф.Яремчук. Контроль качества кремниевых слитков Способом спада фотопроводимости. - Известия ВУЗов, сер. "Электроника", №6 (86), 2010, с.3-7.4. A.F. Yaremchuk. Quality control of silicon ingots by the method of photoconductivity decline. - Proceedings of the universities, ser. "Electronics", No. 6 (86), 2010, pp. 3-7.

Claims (2)

1. Способ измерения времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии, включающий нагрев слитка кремния до температуры не менее 80°С, освещение торца слитка импульсным возбуждающим лучом L1 длиной волны λ1=1,15÷1,28 мкм и освещение боковой поверхности слитка зондирующим лучом L2 с длиной волны λ12≤6,0 мкм, пересечение лучей L1 и L2 внутри слитка, регистрацию прошедшего через слиток луча L2, измерение временной зависимости интенсивности прошедшего через слиток луча L2 с последующим определением времени жизни неосновных носителей заряда для координаты точки пересечения лучей L1 и L2 и сканирование объема слитка указанной областью пересечения и определение времени жизни неосновных носителей заряда для сканируемых областей, отличающийся тем, что освещение слитка лучом L1 осуществляют через плоскую фокусирующую линзу, плоский фокус луча L1 располагают в плоскости пересечения лучей L2, а сканирование объема слитка осуществляют областью пересечения лучей L2 с фокусом луча L1.1. A method of measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon, including heating a silicon ingot to a temperature of at least 80 ° C, illuminating the face of the ingot with a pulsed exciting beam L 1 wavelength λ 1 = 1.15 ÷ 1.28 μm and lighting the side surface of the ingot a probe beam L 2 with a wavelength of λ 12 ≤ 6.0 μm, the intersection of the beams L 1 and L 2 inside the ingot, registration of the beam L 2 passing through the ingot, measurement of the time dependence of the intensity of the beam L 2 passing through the ingot, with subsequent determination of the time minority carrier life for the coordinates of the point of intersection of the rays L 1 and L 2 and scanning the volume of the ingot with the specified intersection area and determining the lifetime of minority charge carriers for the scanned areas, characterized in that the ingot is illuminated by the beam L 1 through a flat focusing lens, the plane focus of the beam L 1 is placed in the plane the intersection of the rays L 2 , and scanning the volume of the ingot is carried out by the region of intersection of the rays L 2 with the focus of the beam L 1 . 2. Способ измерения времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии по п.1, отличающийся тем, что освещение боковой поверхности слитка осуществляется не менее чем двумя лучами L2. 2. The method of measuring the lifetime of minority charge carriers in silicon according to claim 1, characterized in that the illumination of the side surface of the ingot is carried out by at least two rays L 2 .
RU2012103069/28A 2012-01-31 2012-01-31 Measurement method of life cycle of minor charge carriers in silicon RU2484551C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103069/28A RU2484551C1 (en) 2012-01-31 2012-01-31 Measurement method of life cycle of minor charge carriers in silicon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103069/28A RU2484551C1 (en) 2012-01-31 2012-01-31 Measurement method of life cycle of minor charge carriers in silicon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2484551C1 true RU2484551C1 (en) 2013-06-10

Family

ID=48785862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012103069/28A RU2484551C1 (en) 2012-01-31 2012-01-31 Measurement method of life cycle of minor charge carriers in silicon

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2484551C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6076136A (en) * 1983-10-03 1985-04-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Measurement for lifetime of semiconductor sample
US4581578A (en) * 1983-02-01 1986-04-08 Hitachi, Ltd. Apparatus for measuring carrier lifetimes of a semiconductor wafer
JPH04168743A (en) * 1990-10-31 1992-06-16 Nec Kyushu Ltd Life time measuring instrument
RU2006987C1 (en) * 1991-06-28 1994-01-30 Российский научно-исследовательский институт "Электростандарт" Method of determination of life time of non-equilibrium carrier in semiconductor plates
JPH1126532A (en) * 1997-07-03 1999-01-29 Kobe Steel Ltd Instrument for measuring minority carrier lifetime
JP2001007173A (en) * 1999-06-22 2001-01-12 Kobe Steel Ltd Life time measuring device for minor carrier
RU2178220C2 (en) * 2000-02-25 2002-01-10 Институт физики полупроводников СО РАН Method for measuring lifetime of charge carriers in silicon
JP2007048959A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Toshiba Ceramics Co Ltd Life time measurement method of silicon wafer
RU2318218C1 (en) * 2006-04-21 2008-02-27 Закрытое Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ" Device for measuring lifetime of minority charge carriers in semiconductors

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4581578A (en) * 1983-02-01 1986-04-08 Hitachi, Ltd. Apparatus for measuring carrier lifetimes of a semiconductor wafer
JPS6076136A (en) * 1983-10-03 1985-04-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Measurement for lifetime of semiconductor sample
JPH04168743A (en) * 1990-10-31 1992-06-16 Nec Kyushu Ltd Life time measuring instrument
RU2006987C1 (en) * 1991-06-28 1994-01-30 Российский научно-исследовательский институт "Электростандарт" Method of determination of life time of non-equilibrium carrier in semiconductor plates
JPH1126532A (en) * 1997-07-03 1999-01-29 Kobe Steel Ltd Instrument for measuring minority carrier lifetime
JP2001007173A (en) * 1999-06-22 2001-01-12 Kobe Steel Ltd Life time measuring device for minor carrier
RU2178220C2 (en) * 2000-02-25 2002-01-10 Институт физики полупроводников СО РАН Method for measuring lifetime of charge carriers in silicon
JP2007048959A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Toshiba Ceramics Co Ltd Life time measurement method of silicon wafer
RU2318218C1 (en) * 2006-04-21 2008-02-27 Закрытое Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ" Device for measuring lifetime of minority charge carriers in semiconductors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6052185A (en) Method and apparatus for measuring the concentration of ions implanted in semiconductor materials
CN107063641B (en) A kind of method of Nondestructive Evaluation optic element damage performance
TWI494557B (en) Substrate analysis using surface acoustic wave metrology
JP2002527770A (en) Method and apparatus for improved film thickness measurement
CN109406453B (en) Z scanning measurement method for automatically determining optimal incident light intensity
CN110470639B (en) Multimode scanning microscope imaging system based on laser-induced photo-thermal effect
RU2486629C1 (en) Method to monitor life time of minority charge carrier in silicon bars
US9239299B2 (en) Photoinduced carrier lifetime measuring method, light incidence efficiency measuring method, photoinduced carrier lifetime measuring device, and light incidence efficiency measuring device
JP2007333640A (en) Apparatus and method for measuring semiconductor electrical characteristic
RU2484551C1 (en) Measurement method of life cycle of minor charge carriers in silicon
US4755049A (en) Method and apparatus for measuring the ion implant dosage in a semiconductor crystal
CN104303275B (en) Determined in pulsed laser anneal using the depth of fusion of infrared-interference technique
JP6490671B2 (en) Semiconductor wafer bulk quality evaluation method and apparatus
CN203422336U (en) Laser scanning thermal wave imaging system based on dynamic sub-window technology
TWI830859B (en) Check device
CN105044051B (en) A kind of multi-parameter portable water quality detection system based on LIBS
JP2013228328A (en) Surface inspection device and surface inspection method
CN211651529U (en) Material deformation detecting system based on laser shot blasting
CN109406562B (en) Device for researching phase change of sample under high pressure
CN114166760A (en) Carrier diffusion coefficient measuring device and method based on micro-region transient spectrum
CN109613048B (en) Method for researching phase change of sample under high pressure
CN113970559A (en) Semiconductor deep energy level defect detection device and detection method
RU2384838C1 (en) TESTING METHOD OF CHIPS OF CASCADE PHOTOCONVERTERS BASED ON Al-Ga-In-As-P CONNECTIONS AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF
CN110966929A (en) Laser processing morphological performance time-resolved confocal spectrum measurement method and device
JP2015206739A (en) Laser ultrasonic measuring apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160201