Способ определения распределения электропроводности полупроводниковых структур

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4469092/21 (22) 01,08.88 (46) 30,01.91. Бюл. М 4 (71) Институт полупроводников АН УССР и Институт электродинамики АН УССР (72) В.В. Гордиенко, Л,B, Городжа, Ю.П. Емец, С.И. Стрилько, Ю,А. Тхорик и Ю.М. Шварц (53) 621.317 (088.8) (56) Valdef L.Â, Resistlvlty measurement on

germanium for transistor . — Proc, IRI, 1952

v. 42, р. 420-427. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР (57) Изобретение относится к полупроводниковому материаловедению и приборостроению и может быть использовано для контроля распределения электропроводности полупроводниковых структур. Цель изоИзобретение относится к области полупроводникового материаловедения и приборостроения и может быть использовано для контроля распределения электропроводности полупроводниковых структур.

Цель изобретения — повышение достоверности путем определения распределения электропроводности по радиусу круглых полупроводниковых структур без разрушения структуры, а также расширение области применения путем измерения в области криогенных температур.

На фиг.1 приведено расположение токовых и потенциальных зондов вдоль полупроводникового образца; на фиг. 2, 3— теоретические кривые зависимости

f (p ) = In —, на фиг.4 — распределение

Ul

„„. Ы „„1624354 А1 бретения — повышение достоверности путем определения распределения электропроводности по радиусу круглых полупроводниковых структур без разрушения структуры, а также расширение области применения путем измерения в области криогенных температур. Цель достигается в результате использования взаимосвязи распределения электропроводности по радиусу в круглых полупроводниковых структурах с распределением напряжений между точечными потенциальными зондами, расположенными по окружности пр: пропускании тока через токовые зонды, расположенные на концах диаметра структуры. Изобретение может быть использовано при производстве полупроводниковых приборов методами микроэлектроники, когда необходима предварительная отбраковка структур, запускаемых в производство.4 ил.2 табл. удельного сопротивления вдоль радиуса образца, Способ осуществляется следующим образом.

Измерение распределения удельного сопротивления р по данному способу проводят при 300 и 77 К на круглой полупроводниковой гетероструктуре Ge-GaAs диаметром 33,6 мм. Гетероструктура представляет собой пластину иэ полуизолирующего арсенида галлия толщиной 300 л км, на которую нанесен слой германия толщиной

0=0,47 мкм. Измерительные точечные зонды из медной проволоки диаметрол1 0,07 л1м припаивают индием к пленке германия (диаметр пайки не более 0,5 мм) и располагают по окружности круглой структуры (фиг.1), токовые зонды располагают на концах диа1624354 напряжение на потенциальных зондах при угле р, I — величина тока, протекающего через образец между токовыми зондами;

R» - 10 Ом и В" = 10 OM — масштабная з н 4 величина сопротивления при 300 и 77 К соответственно. Экспериментальные значения U(и f(p ) приведены в табл.1 и на фиг.2 и 3 для Т = 300 и Т = 77 К соответственно (обозначены точками). Теоретические кривые на фиг.2 и 3 получены на основе решения задачи о распределении электрического поля в круглой пластине, состоящей иэ трех круговых слоев, электропроводность которых равна о1, 02 и ит от края пластины к центру соответственно. Теоретическая кривая на фиг,2 соответствует отношениям

Яг =- Мгт - 0,3 и Яз - ЖЬ1 = 0,4 для Т " 300

К, а теоретическая кривая на фиг.3 — Яг = 0,4 и Яз-0,4 для Т 77 К.

Экспериментальные значения напряжения Ui на потенциальных зондах и значения функции f (p ) = полученные для 50

IR различных температур Т.

При сопоставлении теоретической кривой с экспериментальными значениями смещение Ah = f (y )-!и, где U1

01 55 рее> — потенциал на внешнем слое образца;

p „ — сопротивление на квадрат внешнего слоя, равно h,Ь - -0,25 и Л Ь -0.3 для Тметра структуры (точки А и В), неподвижный потенциальный зонд располагают на конце перпендикулярного диаметра (точка С), подвижный потенциальный зонд последовательно перемещается по точкам А, Ат, Аг...А „.,А7. Вследствие того, что удельное сопротивление подложки GaAs (при 300 К, р — 10 Ом см) превышает сопротивление

7 слоя германия (при 300 К, р-ОЯ Ом см), поле в образце определяется только электрофизическими параметрами пленки. Расположенные по диаметру структуры паяные зонды позволяют производить измерения от комнатной до криогенных температур, что не удается при использовании прижимных зондов, вследствие значительного увеличения контактного сопротивления при криогенных температурах.

Через образец пропускают ток I = 1 мА при Т = 300 К и I = 100 мКА при Т = 77 К и измеряют напряжение на потенциальных зондах при последовательных положениях подвижного зонда в точках А, A2,...Ài„,Av (фиг. 1, табл.1). Для различных значений угла р, где р = L АОА определяют значение функции f(p ) =In i где Ц

О

300 К и Т = 77 К соответственно, По величине hh находится значение удельного сопротивления

gb внешнегослоя поформуле,о1 = R d e, гдед— толщина пленки германия. Так как (йФ =Р1фг = г иQo 1 =Р1 /оз = з, то удельное сопротивление второго и третьего слоя определяется по формулам рг — — p> S> и рз =Рт/Яз соответственно. Значения p>,p2 и рз для Т=ЗОС Ки T=77 К приведены в табл.2.

Графики определенного данным способом распределения р вдоль радиус"» образца, приведены на фиг.4 (кривая 1 для Т = 306 К, кривая 2 для Т = 77 К).

Технико-экономические преимущества данного изобретения по сравнению с известным состоят в том, что возможно определение распределения электропроводности структуры беэ ее разрушения в широком диапазоне температур, включая область криогенных температур, что позволяет испольэовать структуры с известным распределением электропроводности для приборостроения. В результате достигается повышение процента выхода годных приборов, экономия технических и трудовых ресурсов, удешевление готовой продукции в условиях массовото производства.

Формула изобретения

Способ определения распределения электропроводности полугроводниковых структур, состоящий в том, что пропускают ток между токовыми зондами, и измеряют напряжение между потенциальными зондами, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности путем определения распределения электропроводности по радиусу круглых полупроводниковых с- руктур без разрушения структуры, расширения области применения путем измерения в области криогенных температур, на круглой полупроводниковой структуре располагают по окружности точечные потенциальные зонды, на концах диамегра структуры располагают два точечных токовых зонда, один из потенциальных зондов располагают на оси симметрии токовых зондов, а другой перемещают по окружности между одним из токовых и потенциальным зондом, определяют зависимость

In =f(p), IR где Ui — напряжение на потенциальных зондах, соответствующее а;

i — ток, пропускаемый через токовые зонды;

R" — масштабная величина сопротивления, 1624354

Табл и ца1

Табл

Слой и

ln 1

30 ф,еред.

Фиг. I р 10

Ои с р10, Ом r.ì

16.8 ?0

Г, 14М р — угловой размер дуги между токовыми и движущимся потенциальным зондами, а Определение распределения по радиусу

ЭЛЕКТДОПРОВОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВой структуры осуществляют путем сравнения экспериментально определенной зависимости 1(ф )с теоретической номограммой.