Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
Выпрямляющие свойства контакта металл - полупроводник определяются типом носителей заряда в полупроводнике. Метод точечно-контактного выпрямления основан на качественном сравнении сопротивлений точечного контакта металл - полупроводник при различных полярностях приложенного напряжения. Тип электропроводности 104
Рис. 42. Влияли? температуры на холловскую подвижность для образцов кремния, легированных бором концентрацией, ат/см3:
1 — 5 -101"1; 2 — 9 - IO16; 3 —1,5 • IO16
Рис. 43. Схема измерения т.э.д.с. методом термозонда:
1 — металлическая пластинка; 2 — образец; 3 — зонд; 4 — нуль-индикатор
определяется по ходу вольтамперной характеристики на экране осциллографа или по отклонению стрелки нуль-индикатора (рцс. 44); для сравнения имеются эталонные образцы. В качестве материала зонда используют вольфрамовую или стальную проволоку. Вторым контактом служит пластина из меди или свинца. На монокристаллы с УЭС > > 200 Ом • см наносят омический контакт алюмогаллиевым карандашом или индий-галлиевой пастой. Тип электропроводности определяют по характерному изгибу осциллограмм (рис. 44, в - p-тип, рис. 44, г -п-тип).
Величина и однородность распределения УЭС
Методы измерения УЭС можно разделить на две группы: зондовые
и. бесконтактные. Выбор метода измерения осуществляют с учетом требований к получаемой информации.
Контактное измерение УЭС монокристаллов проводят зондовыми методами. Двухзондовый метод (рис. 45) применяют для образцов правильной геометрической (цилиндрической) формы (постоянным сечением 5) с УЭС до 1 • IO5 Ом • см. Двухзондовый метод основан на измерении разности электрических потенциалов на некотором участке
105
7 °є
t-----о
7 6 6
©, ©,
Рис. 44. Определение типа электропроводности методом точечно-контактного выпрямления с применением нуль-индикатора (а) и осциллографа (ff)—(г); в — p-тип электропроводности, г — л-тип: і — автотрансформатор; 2 — нуль-индикатор; І — омический контакт; 4 — зонд;
5 — кристалл; 6 и 7 — отводы к горизонтальным и вертикальным пластинам осциллографа соответственно; 8 — регулировочное сопротивление
Рис. 45. Схема измерения УЭС двухзондовым методом: 1,2 — зонды; 3 — омический контакт
2 J
1 I /
образца, через торцы которого пропускают, ток I. Омические контакты создают на торцах нанесением индий-галлиевой пасты или прижимными контактами из материала, не образующего р-п-перехода в контакте с кремнием (латунь и др.). Если образец однороден, то УЭС р = = U12SZOm-см, где U12 - разность потенциалов между зондами, В;
I - расстояние между зондами, см; S - площадь поперечного сечения образца, см2.
Двухзондовый метод измерения дает возможность оценить величину УЭС в объеме монокристалла на длине /. Однако его применение ограничивается тем, что образцы должны иметь правильную геометрическую форму. Точность измерения данным методом зависит от конструкции установки и, как правило, лучше ± 10 % во всем диапазоне измерений.
Четырехзондовый метод предназначен для измерения УЭС кремния в диапазоне 1 • IO-3-1 • IO5 Ом • Cm. Четыре металлических зонда с малой поверхностью соприкосновения размещаются на поверхности образца вдоль прямой линии (рис. 46). Расстояния между зондами I1, I2 и I3. Через два внешних зонда 1 и 4 пропускают электрический ток I14, на
Рис. 46. Схема измерения УЭС четырехзондовым методом (ИПН — источник постоянного напряжения; V — вольтметр)
Рис. 47. Расположение точек, в которых измеряется УЭС, в торцевом сечении монокристалла (г — радиус монокристалла; Ь — расстояние до границы образца) '
двух внутренних зондах 2 и 3 измеряют разность потенциалов U23; УЭС вычисляют по формуле:
P = (^2з/*14)2л*эф Ом • CM,
где /Эф = (--р------г-Ц--------г—-— + )*1 - эффективное рассто-
<1 <1 + >2 <2 + >3 ‘3
яние между зондами измерительной ГОЛОВКИ, CM.
С поверхности образца в месте, где проводят измерение, оксидную пленку удаляют травлением или шлифованием.
Для ,получения правильного результата при использовании четырех-зондового метода необходимо соблюдать следующие условия.
1. Перед измерением образцы должны быть выдержаны в течение 1 ч при 296 ± 2 К, влажности < 80 %, при минимальной освещенности.
2. Расстояние между ближайшим зондом и любой границей образца должно составлять не менее трех межзондовых расстояний Ъ (рис. 47).
3. Измерение слитков с УЭС > 200 Ом • см необходимо проводить при затемнении слитка.
Преимуществом четырехзондового метода является то, что его применение не требует создания омических контактов к образцу и геометрия образца практически не влияет на результаты измерений.
Интервал, в котором находится погрешность измерения, характеризующая воспроизводимость измерений при соблюдении требований ГОСТ, составляет ±5% при УЭС < 1 • IO3 Ом • см не хуже ±10% при УЭС > 1 • IO4 Ом • см.
Удельное электрическое сопротивление измеряют на обоих торцах монокристалла кремния в шести фиксированных точках по диаметру слитка, в двух взаимно перпендикулярных направлениях (см. рис. 47).
