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Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Ladungsträger-Lebensdauer eines Halbleitersubstrates aus einer dynamischen und differentiellen Messung der Relaxationszeit freier Ladungsträger

METHOD FOR DETERMINING THE ACTUAL CHARGE CARRIER LIFETIME OF A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE FROM A DYNAMIC AND DIFFERENTIAL MEASUREMENT OF THE RELAXATION TIME OF FREE CHARGE CARRIERS
 
: Giesecke, Johannes; Warta, Wilhelm; Glunz, Stefan

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DE 102013202480 A1: 20130215
German
Patent, Electronic Publication
Fraunhofer ISE ()

Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Ladungsträger-Lebensdauer eines Halbleitersubstrates aus einer dynamischen und differentiellen Messung der Relaxationszeit freier Ladungsträger, Umfassend Verfahrensschritte A und B: A Erzeugen einer ersten Überschussladungsträgerdichte [Delta]n1 und mindestens einer zweiten Überschussladungsträgerdichte [Delta]n2 in dem Halbleitersubstrat, wobei die erste Überschussladungsträgerdichte [Delta]n1 unterschiedlich zur zweiten Überschussladungsträgerdichte [Delta]n2 ist und dynamisches und differentielles Messen einer ersten Ladungsträger-Relaxationszeit [tau]M,1 und einer ersten Generationsrate G1 in dem Halbleitersubstrat ausgehend von erster Überschussladungsträgerdichte [Delta]n1 und mindestens einer zweiten Ladungsträger-Relaxationszeit [tau]M,;2 und einer zweiten Generationsrate G2 in dem Halbleitersubstrat ausgehend von zweiter Überschussladungsträgerdichte [Delta]n2, B Berechnen der tatsächlichen Ladungsträger-Lebensdauer [tau]0,i (i = 1, 2) bei der Überschussladungsträgerdichte [Delta]ni (i = 1, 2) abhängig von den in Verfahrensschritt A bestimmten Messgrössen [tau]M,1, G1, [tau]M,2 und G2, Wesentlich ist, dass in Verfahrensschritt A die Ladungsträger-Relaxationszeit [tau]M,i als charakteristische Relaxationszeit der Überschussladungsträgerdichte nach einer Änderung der Generationsrate Gi -> [xi]Gi (i = 1, 2) mit 0 <= [xi] <> 1 gemessen wird, und dass in Verfahrensschritt B die tatsächliche Ladungsträger-Lebensdauer [tau]0,i (i = 1, 2) anhand eines analytischen Zusammenhangs zwischen [tau]0,i und den Messgrössen [tau]M,i und Gi (i = 1, 2) bestimmt wird.

 

The invention relates to a method for determining the actual charge carrier lifetime of a semiconductor substrate from a dynamic and differential measurement of the relaxation time of free charge carriers, comprising method steps A and B: A generating a first excess charge carrier density [Delta]n1 and at least one second excess charge carrier density [Delta]n2 in the semiconductor substrate, wherein the first excess charge carrier density [Delta]n1 is different from the second excess charge carrier density [Delta]n2 , and dynamically and differentially measuring a first charge carrier relaxation time TM,1 and a first generation rate G1 in the semiconductor substrate starting from the first excess charge carrier density [Delta]n1 and at least one second charge carrier relaxation time TM,2 and a second generation rate G2 in the semiconductor substrate starting from the second excess charge carrier density [Delta]n2 , B calculating the actual charge carrier lifetime T0,I(i=1,2) for the excess charge carrier density [Delta]nI (i=1,2) on the basis of the measurement variables TM,1, G1, TM,2 and G2 determined in method step A; the essential factor is that the charge carrier relaxation time TM,I is measured in method step A as a characteristic relaxation time of the excess charge carrier density after the generation rate has been changed GI [xi] GI (i= 1,2), where 0<=[xi]<>, and that the actual charge carrier lifetime T0,I(i=1,2) is determined in method step B using an analytical relationship between T0,I and the measurement variables TM,I and GI (i=1,2).

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-311189.html