PN接合の内蔵電位を考慮した少数キャリア再結合速度の解析

考虑PN结内建电势的少数载流子复合速度分析

基本信息

批准号：
22K04180
负责人：
蓮見真彦
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

トランジスタ、ソーラーセル、フォトセンサなどの半導体デバイスに幅広く用いられているpn接合やMOS構造の駆動には、半導体中の内蔵電位が重要な役割を果たしている。本研究は、マイクロ波透過測定法を用いて、pn接合の内蔵電位と光誘起少数キャリア再結合速度との関係を明らかにすることを目的として立案された。pn接合試料の不純物の活性化およびパッシベーション熱処理による光誘起少数キャリア再結合速度の最小化を図り、低欠陥pn接合試料の作製を目標とする。キャリア再結合欠陥密度の低減は、実効少数キャリアライフタイムを向上し、半導体デバイスの性能向上につながることが期待される。3年計画の初年度は、研究プロジェクト推進に必要な設備および試料の作製条件を整えることが計画された。研究計画に基づき、① 可変バイアス電圧印加下におけるマイクロ波透過測定装置の調整を行った。減光フィルタを用いた励起光強度の調整を可能とした。② マイクロ波透過測定装置の動作検証のための試料準備を行った。シリコン基板、両面に100nm厚の熱酸化膜を形成したシリコン基板、片面に100nm厚の熱酸化膜を形成したシリコン基板を用意した。③ シリコン基板へのボロンおよびリンのイオン注入を用いてpn接合試料を作製した。活性化熱処理条件を変えた試料を複数用意し、次年度以降の光誘起少数キャリア再結合速度の評価に用いる。④ 活性で欠陥の多いシリコン基板表面およびシリコン基板のカット面のパッシベーション手法の検討を行い、90℃加熱水処理により実効少数キャリアライフタイムの向上を確認した。

半导体的内建电势在驱动 pn 结和 MOS 结构方面发挥着重要作用，这些结和 MOS 结构广泛应用于晶体管、太阳能电池和光电传感器等半导体器件中。本研究旨在利用微波传输测量来阐明 pn 结的内建电势与光致少数载流子复合率之间的关系。我们的目标是通过激活 pn 结样品中的杂质并通过钝化热处理最小化光致少数载流子复合率来制造低缺陷 pn 结样品。降低载流子复合缺陷密度有望提高有效少数载流子寿命并提高半导体器件的性能。三年计划的第一年，计划准备好推进研究项目所需的设备和制样条件。根据研究计划，①对可变偏置电压施加下的微波传输测量装置进行了调整。可以使用中性密度滤光片调节激发光强度。 ②制备样品用于微波传输测量装置的运行验证。准备硅基板、在两侧形成有100nm厚的热氧化膜的硅基板、以及在一侧形成有100nm厚的热氧化膜的硅基板。 ③ 利用硼和磷离子注入硅衬底制作了pn结样品。从明年开始，将制备多个具有不同活化热处理条件的样品并用于评估光致少数载流子复合率。 ④ 研究了活性和缺陷丰富的硅衬底表面和硅衬底切割表面的钝化方法，并证实通过90℃加热水处理可以提高有效少数载流子寿命。