Зонд для исследования полупроводников Советский патент 1979 года по МПК G01N27/02 

(54) ЗОНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

1

Изобретение относится к технике исследования полупроводниковых материалов и может быть использовано для измерения удельного сопротивления, распределения легирующей примеси по глубине полупроводникового материала, а также для изучения свойств поверхности полупроводников.

Известны устройства для измерения удельного сопротивления полупроводников четырехзондовым методом 1. Эти устройства не позволяют непосредственно определять профиль легирования полупроводниковых материалов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство в корпусе которого имеются сообщающиеся полость и канал, заполненные жидким металлом, контактный вывод, одним концом касающийся жидкого металла, а другим подключенный к измерительному устройству 2, При работе измерительный электрод касается поверхности образца, образуя с последним барьер Шоттки. Однако не всегда удается подобрать жидкий металл для создания хорошего барьера с малыми токами утечки для различных полупроводниковых материалов. Кроме того, при измерениях на барьере Шоттки на малых глубинах от поверхности полупроводника существенно влияние свободных носителей на измеряемую емкость. Это значительно снижает точность измерений.

Цель изобретения - повыщение точности измерений и расщирение функциональных возможностей зонда.

Поставленная цель достигается тем, что выход канала закрыт тонкой пленкой диэлектрика толщиной 100-1000 нм. При контакте рабочей поверхности зонда с поверхностью полупроводника получается структура металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Вольт-фарадные методы исследования таких структур хорошо разработаны и позволяют определять параметры как объема, так и поверхности полупроводника.

На чертеже показан предложенный зонд.

В корпусе 1 зонда выполнены канал 2 и полость 3, сообщающиеся, между собой и заполненные жидким металлом-ртутью. Корпус изготовляют из материала, не смачиваемого ртутью, например оргстекла. Со стороны выхода канала на корпус наносится тонкая пленка 4 диэлектрика, например нитроцеллюлозы или двуокиси кремния. На противоположной стороне корпуса крепится контактный вывод 5. Для получения максимальной чувствительности зонда желательно применять возможно более тонкие пленки (порядка 100 нм), но такие пленки ненадежны в работе. Пленки толщиной более 1000 нм прочны, надежны в работе, но чувствительность зонда с такой пленкой низка. Пленки нитроцеллюлозы толщиной порядка 200 нм обладают достаточной прочностью и обеспечиваит необходимую модуляцию емкости области пространственного заряда полупроводника. При исследовании полупроводников зонд кладут на образец и регистрируют сигнал на измерительном устройстве, подключенном к контактному выводу 5. При контактировании зонда с поверхностью образца получается структура МДП. Электрофизические свойства таких структур хорошо изучены и позволяют исследовать состояние поверхности полупроводника, концентрацию носителей и профиль распределения легирующей примеси на малых и больщих глубинах от поверхности полупроводника. Важным преимуществом зонда является возможность исследования им щирокого класса полупроводниковых материалов различно.го типа про 8ОДИМОСТИ Ge, Si, GaAs, GaP, JnSb, InAs, при этом устранено влияние свободных носителей на емкость области пространственного заряда полупроводника при малых изгибах зон по сравнению со случаем подобных измерений на барьере Шоттки. Кроме того, предложенный зонд не загрязняет поверхность образца ртутью и безопасен при работе с ним, так как исключен контакт ртути с внешней средой. Таким o6pa3ovi, зонд позволяет экспрессно исследовать как объем, так и поверхiiocTb по |упроводников. Формула изобретения Зонд для исследования полупроводников, содержащий корпус, и.меющий канал, соединенный с полостью, заполненной жидким металлом, контактный вывод, соединенный с жидким металлом и измерительным прибором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, выход канала закрыт диэлектрической пленкой толщиной 100-1000 нм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 481546, кл. G 01 R 31/02, 1972. 2.Патент США № 3794912 кл. G 01-R 27/02, 1970.