Laplace derin seviye geçiş spektroskopisi (LDLTS) yöntemi ile kusur karakterizasyonu

Abstract

Derin seviye geçiş spektroskopisi bir termal spektroskopi yöntemidir. Bu çalışmada derinseviye geçiş spektroskopisinin iki farklı yöntemi olan Boxcar DLTS ve Laplace DLTSkullanılarak yarıiletken kusur karakterizasyonu yapıldı. Araştırmaların yapılabilmesi içinöncelikle Boxcar DLTS ve LDLTS sistemlerinin kurulumu amaçlandı. Kurulan sistemlerdeCzochralski yöntemi ile büyütülen n ve p tipi silisyum kristalleri ve GaInNAs pin yapılarincelendi. Yapılan ölçümler sonucunda Boxcar DLTS ve LDLTS ölçüm sonuçları tartışıldı.Boxcar DLTS yöntemi ile CZ silisyum kristallerde yapılan ölçümler n tipi için 0.1272eV, p tipiiçin 0.0604eV aktivasyon enerjisine sahip tek bir seviye bulundu. Aynı örnekler için LDLTSyönteminin yüksek enerji çözünürlüğü sayesinde n tipi için 0.18eV ve 0.085eV, p tipi için0.0156eV ve 0.108eV iki termal donör enerji seviyesi karakterize edildi.Boxcar yöntemi ile GaInNAs malzeme içerisinde 7 adet kusur seviyesi tespit edildi. Kusurseviyelerin sayısının fazla olması ve örneğin yapısından kaynaklı sebeplerden LDLTS yöntemiile GaInNAs malzemenin karakterizasyonu yapılamadı.LDLTS ve Boxcar DLTS sonuçlarından LDLTS enerji çözünürlüğünün gerekli şartlarsağlandığında Boxcar DLTS'ten daha yüksek olduğu belirlendi. LDLTS yöntemi gerekli şartlartamamen sağlanmadığında çalışmadı. Boxcar DLTS yönteminin yakın enerji seviyelerini ayırtedemediği fakat LDTLS yönteminin çalışmadığı bölgelerde bile mevcut seviyeler için ortalamaenerji değerlerini verebildiği gösterildi.

Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) is a thermal spectroscopy technique. In this study,we have performed both Boxcar DLTS and Laplace DLTS (LDLTS) experiments on threedifferent samples, Schottky diodes fabricated on Czochralski (CZ) grown n-type and p-type Siand a GaInNAs pin structure, in order to investigate working parameters of LDLTS technique.We have discussed our measurement process and the results obtained on all the samplesmentioned above. Particular attention was paid to LDLTS with an eye on the relative resolutionpower of the technique over is compatriot Boxcar DLTSCZ silicon wafers treated at 450 C0 were known to produce oxygen related defects commonlynamed as Thermal Donors (TD) Boxcar DLTS experiments performed on these kinds ofsamples gave a single energy level of 0.1272 eV (n-type) and 0.0604 eV (p-type). Higher energyresolution LDLTS method for the same samples resulted in distinguishing TD energy levelsgiving 0.18 eV and 0.085 eV for the n-type, and 0.0156 eV and 0.108 eV for p-type.Seven different energy signatures were detected in the GaInNAs sample by the Boxcar techniqe.Characterization of these levels by LDLTS method could not be achieved due to excessivenumber of exponential components in the total signal and due to the reasons related to thestructure of the sample. LDLTS and Boxcar DLTS results indicated that LDLTS energy resolution was higher than thatof Boxcar DLTS when the required conditions were met. The LDLTS method did not workwhen the necessary minimum conditions were not fully met. It has been shown that BoxcarDLTS method cannot distinguish nearly spaced energy levels but can give only average energyvalues for defect levels even in regions where LDTLS method does not work.