Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
По результатам измерений на двух торцах оценивают однородность распределения УЭС. При этом вычисляют:
107
Pn Рц
Pn+Р,
среднее значение УЭС на периферийном кольце каждого торца (рис. 47); Рпі(п2)= (Pi + Рз + Р4 + Рб)/^> _
среднее значение УЭС в центре каждого торца Рці(ц2) = (P2 + P5)^
среднее значение УЭС на каждом торце РТ1(т2)= (Рп + Рц)/2;
радиальное относительное отклонение УЭС на торце =
Х100%.
В этих выражениях Pnb Рп2; Рць Рц2; Pii. P6Ri* 6R2 соотвіетствует значениям величин на одном и другом торцах.
Относительное отклонение средних значений УЭС торцов от номинального значения удельного электрического сопротивления рном
для одного торца
I ^il— ^HOM і
Vhi = I -----:------ 1-100?
fjHOM
для другого торца
і Рт2— Рном і _______
Vh2-I —:------------ I -100%.
"ном
Относительное отклонение средних значений УЭС по длине моно-кристалла_ _
і PtI — Рт2 I
Vl = —=—• 100 %.
1 ' PtI + Рт2 '
В технические условия на монокристаллический кремний обязательно включаются критерии однородности (относительные отклонения по торцу, по объему) Величины УЭС монокристаллов. Оценку проводят по результатам измерений и вычислений по приведенным формулам.
Современные серийные четырехзондовые установки ’’Рометр Ф4802”, ”Метрика-104”, ”Метрика-124” и ”Метрика-224” включают в себя вычислительные комплексы и проводят расчеты соответствия фактических результатов измерений требованиям технических условий, которые вводятся в вычислительный комплекс. Например, установка ”Метрика-124” предназначена для измерения УЭС монокристаллов кремния диам. 50-150 и длиной 100-500 мм в интервале IO-3- IO5 OmX X см. При этом основная относительная погрешность установки при измерении УЭС для диапазонов IO-3- IO3 Ом-см < ± 5 %>, IO3- IO4 Ом-см<
± 10 %, а для более высоких значений не нормируется. Установки этой серии значительно облегчают труд оператора, повышают качество и производительность его труда.
Однозондовый метод измерения УЭС или метод сопротивления растекания основан на пропускании электрического тока через омический 108
контакт металлического зонда малой площади. Предполагается, что второй контакт к образцу имеет пренебрежимо малое сопротивление и расположен на большом расстоянии от зонда. Этот метод используется для оценки микронеоднородности в распределении УЭС в монокристалле с шагом измерения до 1 мкм. В этом методе используются явления, характерные для точечного контакта между металлическим электродом - зондом и поверхностью полупроводника. Сопротивление растекания определяется из уравнения: R = р/4 а, где P - объемное УЭС материала; а - радиус кругового контакта между металлическим электродом и поверхностью полупроводника.
Измерения УЭС материала в этом случае не являются прямыми и требуют использования калибровочных зависимостей, получаемых путем определения сопротивления растекания на образцах, УЭС которых найдено каким-либо другим методом (например, четырехзондо-вым). Косвенный характер рассматриваемого метода позволяет получить правильное значение УЭС образца только при учете различных поправок. Установка ASR-100C (США) обеспечивает получение профиля сопротивления растекания на специально подготовленных образцах и пересчет этих данных в концентрационный профиль или профиль удельного сопротивления с шагом 1-500 мкм в автоматическом режиме работы. Случайная составляющая погрешности измерения величины микронеоднородности УЭС с доверительной вероятностью 0,95 составляет ± 2 % от измеренного значения неоднородности. Теория и область применения этого метода подробно изложены в работах [56,57].
Кроме описанных зондовых методов измерения УЭС монокристаллов, широкое распространение получил бесконтактный метод, основанный на определении сопротивления R, вносимого в контур образцом кремния (рис. 48). При этом образец кремния помещают либо внутрь катушки (индуктивного датчика), либо внутрь конденсатора (емкостного датчика). При внесении одним из указанных приемов образца кремния в колебательный контур изменяется его добротность Q.
Сопротивление R, вносимое в колебательный контур измеряемым
образцом кремния, определяется по формуле: R = (1/Q)у/L/C, где L -индуктивность; С- емкость.
Определив R, вычисляют УЭС: р = RS/1, где ShI- сечение (см2) и длина (см) измеряемого участка.
В промышленности находит применение для бесконтактного измере-
L
Рис. 48. Измерительный высокочастотный контур
109
ния УЭС в интервале 5-150 кОм • см установка К-85410 (для диаметра пластин до 76 мм). Погрешность измерения УЭС на этой установке ±10%.
Время жизни неосновных носителей заряда и методы его измерения
При производстве полупроводниковых приборов важными характеристиками исходного монокристаллического кремния служат время жизни неосновных носителей заряда (н.н.з.) тп и их диффузионная длина Lnp
Неосновные (неравновесные) носители заряда в полупроводниках создают при воздействии на полупроводник света, рентгеновского и у-излучения, быстрых заряженных и нейтральных частиц (электронов, протонов, нейтронов), а также при инжекции носителей заряда из одной области полупроводника в другую, при пробое и других воздействиях.
