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Die räumliche verteilung der rekombination in legierten silizium-psn-gleichrichtern bei belastung in durchlassrichtung

1973; Elsevier BV; Volume: 16; Issue: 8 Linguagem: Alemão

10.1016/0038-1101(73)90092-0

1879-2405

F. Dannhäuser, J. Krauße,

Integrated Circuits and Semiconductor Failure Analysis

Mit Hilfe der ausgesandten Infrarot-Strahlung wurde an Querschliffen von durchlaβbelasteten psn-Dioden die Trägerverteilung n(x) gemessen. Das Durchhängen dieser Verteilung wird durch die Lebensdauer bestimmt und liefert zusammen mit der Speicherladung ein Maβ für denjenigen Teil im der Stromdichte i, der im schwach dotierten Mittelgebiet rekombiniert. Die gesamte Stromdichte i hingegen ist ein Maβ für die Rekombination in der ganzen Diode. Infrarot-Messungen zusammen mit Speicherladungsbestimmungen gestatten daher, bei gegebener Durchlaβstromdichte i die Aufteilung im/i der Rekombination auf das schwach dotierte Mittelgebiet und die hochdotierten Randgebiete zu beurteilen. Da die Strahlungsmessungen an kleinen aus der Diodenscheibe herausgeschnittenen rechteckigen Proben (1 × 4 mm) mit polierten Oberflächen erfolgen, können sie durch Oberflächenrekombination merklich beeinfluβt werden. Dieser Einfluβ wird ausführlich diskutiert. Es zeigt sich, daβ für die Rekombinations-Aufteilung im/i nur eine obere Schranke angegeben werden kann. Das genügt aber um sicherzustellen, daβ schon bei Betriebsstromdichten von 100 bis 200 A cm−2 die Rekombination überwiegend in den hochdotierten Randgebieten stattfindet. Bei den Stoβstromdichten von 1000 bis 3000 A cm−2 verschwindet praktisch der Mittelgebiets-Anteil der Rekombination. Making use of the emitted infrared radiation, the charge carrier distribution n(x) in p-s-n diodes that were biased in forward direction was measured on cross-cuts. The sagging of this distribution depends on the lifetime and yields in conjunction with the stored charge a measure for that part im of the current density i which recombines in the weakly doped center region. The current density i, on the other hand, is a measure for the recombination in the entire diode. Therefore, infrared measurements in conjunction with determinations of the stored charge make it possible to determine for a given forward current density i the distribution im/i of the recombination between the weakly doped center region and the highly doped border regions. Since the radiation measurements are performed on small rectangular polished specimens (1 × 4 mm) that have been cut from the diode wafer, the measurements can be noticeably influenced by surface recombination. This influence is discussed in detail. As it turns out, only an upper limit can be given for the recombination distribution im/i. However, this is sufficient to ensure that already at current densities of 100–200 A cm−2 the recombination takes place predominantly in the highly doped border regions. At current densities of 1000–3000 A cm−2 the contribution of the center region to the recombination practically vanishes.