Способ бесконтактного измерения удельного электросопротивления полупроводниковых пленок Советский патент 1991 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к технической физике, в частности к электроизмерительной технике, и может быть использовано для неразрушающего измерения (контроля) удельного электросопротивления полупроводниковых пленок.

Цель изобретения - повышение точности путем увеличения чувствительности и выбора оптимального диапазона частот.

На фиг. 1 представлены графики зависимостей относительного изменения добротности контура для образцов кремния на сапфире (КНС) с разным удельным сопротивлением р и толщиной h от измеряемой частоты; на фиг. 2 - форма силовых линий колебательного контура согласно известному способу (а) и предлагаемому (б), когда катушка контура выполнена в виде пары катушек Гельмгольца; на фиг. 3 - график зависимости относительного изменения добротности контура для одного из образцов КНС

от индуктивности контура; на фиг. 4 - график зависимости относительного изменения добротности контура от толщины измеряемого образца (образцы с одинаковыми р 2 Ом см и толщинами 0,6-6,0 мкм); на фиг. 5 - графики относительного изменения добротности контура от частоты для одного из образцов КНС при различной его площади (образец резали на куски), как видно из фиг. 5, изменение добротности контура не зависит от площади образца (по-видимому, зависимость начинает проявляться только при площадях образца, меньших площади контура); на фиг. 6 - график зависимости точности измерения Т (%) удельного электросопротивления четырех образцов КНС с различными/9 и толщиной h от частоты измерения (в качестве контрольного использовали четырехзондовый метод), из графика видно, что наибольшая точность измерения достигается в диапазоне частот 135-155 мГц.

СП

С

Способ осуществляют следующим образом.

Колебательный контур измерительного устройства с помощью переменного конденсатора (не показан) настраивают в диапазоне частот 135-155 мГц в резонанс при настройке переменного конденсатора на резонансную емкость, которая определяется из формулы Томсона

где f - частота измерения (135-155 мГц);

L - индуктивность контура (пары катушек Гельмгольца), Гн;

С - емкость контура (переменного конденсатора), Ф,

(добротность Q колебательного контура максимальна).

Измеряемый (контролируемый) образец 1 (фиг. 2) помещают внутрь пары катушек Гельмгольца 2 и по шкале схемы измерения добротности определяют величину абсолютного изменения добротности A Q. Удельное сопротивление образца определяют по формуле (толщина образца при этом должна быть известной)

« К Г L I3

(AQ/Q)j

гч-5 |

где,«о магнитная постоянная (4 л 10 Гн х х );

К - коэффициент пропорциональности, который определяется материалом полупроводника, степенью и условиями его легирования, так, для нелегированного КНС

К 6,7 1040 6м -

-,оти.ед.

ЮО 110 120 130 МО 150 160 170 WO 1-р 200м-см; ,6нкм; Z-j 1ВОн-см; 0,6мкн т 4 3-J3 ff О см;Ь 3,Омкм;4-Р 1,210м-сн1 Н-3,Омкм

0

5

0

Предлагаемый способ исключает необходимость использования эталонных образцов заданной толщины и позволяет повысить точность экспресс-методов измерения удельного электросопротивления полупроводниковых пленок.

Формула изобретения Способ бесконтактного измерения удельного электросопротивления полупроводниковых пленок, заключающийся в размещении на катушке индуктивности колебательного контура измеряемого -образца и измерении изменения добротности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, осуществляют измерение изменения добротности и измеряют величину индуктивности контура в диапазоне частот 135-155 МГц с помощью катушки индуктивности в виде пары катушек Гельмгольца, при этом удельное электросопротивление образца определяют по формуле

I I3 р h 0(AQ/Q)J

где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от материала полупроводника. Ом

h - толщина полупроводниковой пленки, см;

L - индуктивность контура, Гн (5 SU5 );

AQ

Д-ре - относительное изменение добротности контура при введении в него измеряемого образца, отн.ед.;

//о - магнитная проницаемость постоянная, 4 от Гн .

А-А

y///////s///fatf

Изобретение относится к технической физике, в частности к электроизмерительной технике, и может быть использовано для неразрушающего контроля удельного электросопротивления полупроводниковых пленок. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения чувствительности и выбора оптимального диапазона частот. Способ состоит в том, что размещают на катушке индуктивности колебательного контура измеряемый образец, причем осуществляют измерение изменения добротности и измеряют величину индуктивности контура в диапазоне частот 135-155 мГц с помощью катушки индуктивности в виде пары катушек Гельмгольца. 6 ил.

Q5Ш. и

отнед.

6 7 89 10 11 фиг.З .

А-А

N / , //% r/////f////2$wM

Л

2

-,отне9.

-расчет

х -эксперимент

-р11г1234

Фиг. b

5 6

fl.MKH

М-,отн.еЙ.

100 110 120 IX т 150 -Sобразца 45J4MM } °-5 образца -1634 мм г S образцр 2900 Фиг. 5