1.4. Проверка омических свойств контактов

После изготовления контактов металл - полупроводник проверяют их омические свойства. Проверку проводят, измеряя вольтамперные характеристики контактов при различных направлениях тока. Если вольтамперные характеристики имеют линейный характер, то контакты считаются омическими. Отступление от линейности свидетельствует о неомичности контактов. Чаще всего при небольших напряжениях, приложенных к контакту, вольтамперные характеристики имеют линейный характер, а отступление от линейности наблюдается при значительных напряжениях.

Изготовление омических контактов к полупроводникам

Полупроводник	Тип проводимости	Материал электрода	Способ изготовления контакта
Ge	п р	Sn Au + 0,01 Ga	Пайка с флюсом ZnCl2. Пайка, сваривание.
Si	п р	In + Ga + Al Al+ Ga +B	Прижимные, напыление. Пайка, точечная сварка.
GaAs	п р	82% Ag + 18% Sn 6% In + Zn	Нагрев в атмосфере Н2 при 690 - 700С. Вплавление в вакууме.
SiC	п р	Si + P, Si + As Ai + Si, B + Si	Вплавление в атмосфере аргона при 1500С. Вплавление в атмосфере аргона при 1500 -2000С.
InP	p	In Pt проволочка	Втирание с последующим вплавлением. Вваривание искровым разрядом.

В случае нелинейности вольтамперной характеристики контактов следует определить эффективный коэффициент выпрямления переменного тока. Эффективный коэффициент выпрямления измеряют по схеме, представленной на рис. 1.2. При этом эффективный коэффициент рассчитывают по формуле

, (1.3)

где I – постоянная составляющая тока; U - падение напряжения на образце; r₁ – омическое сопротивление генератора переменного тока; r₂ – сопротивление микроамперметра постоянного тока; r₃ – сопротивление исследуемого образца.

В схеме рис. 1.2 постоянная составляющая тока, возникающая благодаря некоторому выпрямлению на контактах, измеряется микроамперметром 2, а переменная составляющая проходит через емкость С, которая должна быть достаточно большой.

У казанный метод позволяет определять малые отклонения от линейности, которые невозможно обнаружить при измерениях вольтамперных характеристик.

Рис. 1.2. Схема для проверки выпрямляющего действия

контакта: 1 – генератор переменного тока;

2 – микроамперметр постоянного тока;

3 – вольтметр; 4 – исследуемый образец

2. ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОВОДИМОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

2.1. Особенности измерения удельной электрической

проводимости полупроводников

При исследовании электрических свойств полупроводников и производстве полупроводниковых приборов возникает необходимость в определении удельной электрической проводимости полупроводниковых материалов в виде слитков, образцов пластин, диффузионных и эпитаксиальных слоев.

Электропроводность - это перенос электрических зарядов в веществе под действием электрического поля. Удельная дифференциальная электропроводность определяется как

[Ом^-1см^-1], (2.1)

где  - удельная электропроводность; j - плотность тока проводимости; E - напряженность электрического поля в веществе.

Удельная электропроводность и обратная ей величина удельное сопротивление  являются важными характеристическими параметрами материалов электронной техники и, кроме того, их измеряют как вспомогательные величины при определении других параметров. Например, от величины удельного сопротивления металлических проводящих дорожек в интегральной схеме зависит рассеиваемая мощность и быстродействие всего устройства. Удельным сопротивлением полупроводниковых материалов определяются значения пробивных напряжений изготовленных на их основе р-n-переходов. Диэлектрические свойства изоляционных материалов являются определяющими при их использовании в изделиях электронной техники.

Большинство методов измерения удельной электропроводности полупроводниковых материалов основаны на определении падения напряжения на некотором участке образца, через который пропускается электрический ток. На контакте полупроводникового материала и металлического электрода при протекании электрического тока может возникать ряд физических эффектов и явлений, которые могут вносить существенную погрешность в результаты измерений и в некоторых случаях делать такие измерения невозможными. Наиболее важными из них являются:

- высокое переходное сопротивление контакта;

- инжекция неосновных носителей заряда контакта;

- эффект Пельтье, приводящий к возникновению градиента температуры на образце и соответствующей этому градиенту термоэдс;

- нагрев образца электрическим током, протекающим через образец.

Указанные явления необходимо учитывать не только при измерениях удельной проводимости, но и во всех других случаях, когда через измеряемый образец с металлическими контактами протекает электрический ток, следует стремиться к таким условиям эксперимента, чтобы влияние явлений было минимальным.

Наиболее простым методом определения удельного сопротивления является измерение сопротивления образца правильной геометрической формы с постоянным поперечным сечением. Однако для технологических целей этот метод не пригоден из-за трудоемкости подготовки образцов и невозможности контроля свойств материала в любой части слитка или пластины. Кроме того, определенное этим методом удельное сопротивление является усредненным по всему объему образца значением и истинным только для однородного образца. Для измерения удельного сопротивления полупроводников и диэлектриков наиболее часто применяются зондовые методы, которые позволяют избежать этих недостатков.

В производственной и лабораторной практике контроля физических параметров полупроводниковых материалов широко применяются методы измерения удельного сопротивления, как на постоянном, так и на переменном токе. Величина удельного сопротивления полупроводниковых слитков или пластин является одним из основных параметров, указываемых в сертификате полупроводникового материала. Кроме того, из температурной зависимости удельного сопротивления (или проводимости) можно определить ширину запрещенной зоны полупроводника, энергию ионизации примесных уровней, концентрацию примесей и другие параметры полупроводника.