Способ определения распределения электропроводности полупроводниковых структур Советский патент 1991 года по МПК G01R27/02 

1

(21)4469092/21 (22)01.08.88 (46)30.01.91. Бюл. №4

(71)Институт полупроводников АН УССР и Институт электродинамики АН УССР

(72)В.В. Гордиенко, Л.В. Городжа, Ю.П. Емец, С.И. Стрмлько, Ю.А. Тхорик и Ю.М. Шварц (53)621.317(088.8)

(56)Valdef L.B, Resistivity measurement on germanium for transistors. - Proc, 1RI, 1952 v. 42, p. 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 изобретения - повышение достоверности путем определения распределения электропроводности по радиусу крулых полупроводниковых структур без разрушения структуры, а также расширенно 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 Ир:4 пропускании тока через токовые зонды, расположенные на концах диаметра структуры. Изобретение может быть использовз- но при производстве полупроводниковых приборов методами микроэлектроники, когда необходима предварительная отбраковка структур, запускаемых в производство 4т 2табл

Ё

Изобретение 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 Ui

f(pi) lnR

на фиг.4 - распределение

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 полупровод- никовой гетероструктуре Ge-GaAs диаметром 33,6 мм. Гетероструктура представляет собой пластину из полуизолирующего арсенида галлия толщиной 300 мкм, на которую нанесен слой германия толщиной ,47 мкм. Измерительные точечные зонды из медной проволоки диаметром 0,07 мм 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 диаметра структуры (точки А и В), неподвижный потенциальный зонд располагают на конце перпендикулярного диаметра (точка С), подвижный потенциальный зонд последовательно перемещается по точкам A, AI, A2...AI....A. Вследствие того, что удельное сопротивление подложки GaAs (при 300 К, Ом-см) превышает сопротивление слоя германия (при 300 К,,{ 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, А2....А|...А7 (фиг. 1, табл.1). Для различных значений угла р , где (ft L АОА определи ют значение функции f (р ) 1пу-р ч где Ut

напряжение на потенциальных зондах при угле р ; I - величина тока, протекающего через образец между токовыми зондами; R 103 Ом и R 104 Ом - масштабная величина сопротивления при 300 и 77 К соответственно. Экспериментальные значения Ui и f( (f ) 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 из трех круговых слоев, электропроводность которых равна (7i, Ог и оз от края пластины к центру соответственно. Теоретическая кривая на фиг.2 соответствует отношениям Sz « .ЗиЗз-ЯУгл 0,4дляТ-300 К, а теоретическая кривая на фиг.З - S2 0,4 и 5з 0.4 для Т - 77 К.

Экспериментальные значения напряжения DI на потенциальных зондах и значения функции f(pi )- полученные для

I R различных температур Т.

При сопоставлении теоретической кривой с экспериментальными значениями

смещение Ah f (a )-In где Ur

Ркы - потенциал на внешнем слое образца;

Р кй-Г сопротивление на квадрат внешнего слоя, равно Ah- -0,25 и Л h - -0,3 для Т

300 К и Т 77 К соответственно, По величине Д h находится значение удельного сопротивления

внешнего слоя по формуле/л R -d-eu ,гдес1- - толщина пленки германия. Так как

ъ/о Sz и p-(jp3 5з , то удельное сопротивление второго и третьего слоя определяется по формулам р2 и рз /°1/8з соответственно. Значения pi ,pi и

РЗ ДляТ ЗОС КиТ 77 К приведены в табл.2. Графики определенного данным способом распределения рвдоль радиуса образца, приведены на фиг.4 (кривая 1 для Т 300 К кривая 2 дль Т 77 К).

Технико-экономические преимущества данного изобретения по сравнению с известным состоят в том, что возможно определение распределения электропроводности структуры без ее разрушения в широком

диапазоне температур, включая область криогенных температур, что позволяет использовать структуры с известным распределением электропроводности для приборостроения. В результате достигается

повышение процента выхода годных приборов, экономия технических п трудовых ресурсов, удешевление готовой npoflVKunn и условиях массового производства. Формула изобретения

Способ определения распределения электропроводности полупроводниковых структур, состоящий в том, что пропускают ток между токовыми зондами, и измеряют напряжение между потенциальными зондами, отличающийся тем, «то, с целью повышения достоверности путем определения распределения электропроводности по радиусу круглых полупроводниковых структур без разрушения структуры, расширения

области применения путем измерения в области криогенных температур, на крупой полупроводниковой структуре располагают по окружности точечные потенциальные зонды, на концах диаметра 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

(),

где Ui - напряжение на потенциальных зон- 5 дэх, соответствующее tci;

i - ток, пропускаемый через токовые зонды;

R - масштабная величина сопротивления;

р - угловой размер дуги между токовыми и движущимся потенциальным зондами, а определение распределения по радиусу электропроводности полупроводниковой

п

структуры осуществляют путем сравнения экспериментально определенной зависимости f(y3f )c теоретической номограммой. .

Таблица

Таблица2

1п

-г

зо

№ i90 $,)

«иг. Э