Способ бесконтактного определения удельного электрического сопротивления полупроводников

 

Сущность изобретения: помещают накладные электроды на металлическую пластину . Измеряют паразитную емкость контактов и паразитную емкость между электродами. Помещают электроды на поверхности полупроводника. Подают на электроды переменное напряжение. Измеряют электрический ток на трех частотах переменного напряжения. Рассчитывают по формуле величину удельного электрического сопротивления. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (51)5 Н 01 1 21/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814591/25 (22) 16.04.90 (46) 30,06.92. Бюл. ¹ 24 (71) Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт средств контроля электронной аппаратуры и изделий электронной техники (72) А.И.Федонин, B.Þ.Ðoãóëèí, С,А.Дроздов и Е.В.Финк (53) 621.832 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 575936, кл. G 01 R 31/26, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 1340448, кл. Н 01 (21/66, 1986, Изобретение относится к контролю полупроводников, в частности к контролю поликристаллических и монокристаллических слитков шайб и пластин кремния и арсенида галлия, Известен бесконтактный способ измерения удельного электрического сопротивления, заключающийся в измерении с помощью излучающего резонатора и диодов отраженной полупроводниковым материалом СВЧ-мощности, связанной определенной функцией с удельным сопротивлением.

Недостатком способа являются низкая воспроизводимость и ограниченный диапазон измерения, обусловленный нелинейностью функции преобразования, Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в расположении на поверхности полупроводника двух накладных электродов, подачи переменного напряжения и измерении электрического тока. протекающего через (54) СПОСОб БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ (57) Сущность изобретения: помещают накладные электроды на металлическую пластину. Измеряют паразитную емкость контактов и паразитную емкость между электродами. Помещают электроды на поверхности полупроводника, Подают на электроды переменное напряжение, Измеряют электрический ток на трех частотах переменного напряжения, Рассчитывают по формуле величину удельного электрического сопротивления, 2 ил. полупроводник на двух частотах, после чего по математической формуле определяют активное сопротивление цепи полупроводник — накладные электроды, предполагая, что эквивалентная схема данной цепи состоит иэ двух последовательно включенных элементов: контактной емкости и активного сопротивления, пропорционального удельному сопротивлению полупроводника.

Недостатком способа является низкая точность, обусловленная отсутствием учета диэлектрической проницаемости полупроводника и паразитной емкости между накладными электродами.

Цель изобретения — повышение точности, На фиг. 1 представлена схема электрической цепи; накладные электроды Э1 и

Э2 — полупроводник; на фиг. 2 — эквивалентная схема замещения.

Информативны)ч параметром, связанным с удельным сопротивлением р через коэффициент пропорциональности F, явля

1744736 подаваемого на электроды Э1 и Э2 напряжения V по формулам; з- (2 н ""(a+m/з) 1)

1/2 1/2

2XRp(10 "" +С2) f2 = (11 + fa)/2 гдЕ Н = 1 — (1+C2 /(10 "(C1+C2)+C12)); а = arccos 2/(Н)

Rp — максимальное измеряемое удельное сопротивление полупроводника.

Для каждой частоты f1, f2 и fi измеряют электрический ток соответственно 11 l2 и!з, протекающий через полупроводник после расположения на нем накладных электродов, подключенных к источнику переменного напряжения V. Вычисляют сопротивления Z1, 22 и Ез по формулам;

Для определения параметров данной цепи необходимо предварительно осуществить измерения С1 и С2, Для этого электроды

Э1 и Э2 помещают на металлическую пластину и измеряют емкость С2 между электродами, затем, подключив к металлической пластине общую шину измерителя емкости (или экран vlsMерительной LIen ), змBp ioT / емкость С1 (также между электродами). ОпОпределяют промежуточные параметределяют близкие к оптимальным для данры S, Т, Q по следующим формулам: ной эквивалентной схемы частоты f1, f2, fg (kü Kz)Kqk3ZzZg+(Kz-<)KzZr - г+(" K3IКзЕ Zi

Q = 2 mf1Z1 ((1+ (2 Л11Т) )/(1 + (2 ztflS ) )) гДЕ к2 = т2/11; з = з/f1.

Вычисленные параметры позволяютопределить активное сопротивление R полупроводника

R = Q(S-Т)/(1-QC1).

Удельное сопротивление полупроводника вычисляется по формуле где F — коэффициент пропорциональности, определяемый по стандартным образцам, Если первый электрод выполнен в виде плоского круга с диаметром D1, а второй — в виде кольца, охватывающего соосно этот круг, с внутренним диаметром D2, то коэффициент F пропорциональности определяется по формуле

F = 2 R W/in(D2/О 1), где И! — толщина полупроводникового образца в см. ется активное сопротивление R полупроводника между накладными электродами Э1 и

Э2. Неинформативными параметрами являpl ются контактные емкости С и С между первым электродом Э1 и полупроводником и между вторым электродом Э2 и полупроводником соответственно, емкость Ся, обусловленная диэлектрической проницаемостью полупроводника, емкость Сп между электродами Э1 и Э2, Эквивалентная схема замещения этой цепи представлена в виде четырехэлементного двухполюсника, где

C1 = Сп С2 = С С /(С + С); Сз = СЕ

Пример. Измерения проводят с помощью коаксиальных накладных электродов с 01 = 6 мм и D2 = 9 мм, Толщина контролируемого кремниевого- образца

5 W = 0,061 см. При этом коэффициент пропорциональности F = 0,945.

Среднеквадратическое значение подаваемого на электроды напряжения выбрано равным V = 1 В.

10 Измеренные емкости равны C1 = 2,5 х х10 Ф и С2=57 10 Ф, Предел измерения удельного сопротивления выбран численно равным Rp = 10 Ом. а

Рассчитанные по формулам частоты имеют

15 следующие значения, Гц: f1 = 4 10; fa =5, = 2 10; f2=1,2 10 .

Токи, измеренные амперметром на частотах f1, f2, 1з, имеют следующие значения, А: I1 = 4,1957 ° 10, I2 = 1,0210 ° 10; I= =

20 = 1,8577 10

Соответствующие этим токам и напряжению Ч сопротивления соста.- яют, Ом;

Z1 = 23834, Z2 =; Ез = 5383

Расчетным путем определяют R =

25 = 10,77 кОм и р = 11,4 кОм ° см.

1744736

Формула изобретения

Составитель О.Шведова

Редактор Л,Веселовская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Король

Заказ 2200 Тираж

1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Способ бесконтактного определения удельного электрического сопротивления полупроводников путем расположения на 30 поверхности полупроводника двух накладных электродов, подачи переменного напряжения на электроды, измерЕния электрического тока через полупроводник и расчета удельного сопротивления, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения, предварительно измеряют паразитную емкость С между электродами и суммарную паразитную емкость

Cz контактов, а измерение электрического тока осуществляют на трех частотах переменного напряжения, определяемых исходя из величин С1и Сг.