- •Частина 2.Фізичні основи метрології напівпровідників Методи вимірювання питомого електричного опору напівпровідникових матеріалів і структур
- •1.Питомий електричний опір як фундаментальна характеристика напівпровідника
- •1.1Методи визначення типу електропровідності напівпровідників
- •Загальна характеристика зондових методів вимірювання питомого електричного опору
- •1.2.Двозондовий метод
- •1.3.Чотиризондовий метод
- •1.5Метод опору розтікання
- •1.6.Однозондовий метод
- •1.7. Метод Ван-дер-Пау
- •1, 2, 3, 4 – Ножевидні контакти; 5 – досліджуваний зразок; d – товщина зразка.
- •1.8.Властивості і параметри омічних контактів до напівпровідників
- •1.9.Чинники, що визначають точність вимірювань питомого електричного опору зондовими методами
- •1.10.Неруйнуючі методи контролю питомого електричного опору н-п
- •1.11.Апаратура для вимірювання питомого електричного опору напівпровідників
- •2.Методи вимірювання часу життя, нерівноважних носіїв заряду
- •2.1.Час життя нерівноважних носіїв заряду як найважливіший
- •2.2.Стаціонарні методи вимірювання часу життя нерівноважних носіїв заряду
- •2.3.Фотоелектричний метод визначення довжини дифузії
- •2.4.Метод вимірювання дифузійної довжини по іч-поглощенію на вільних носіях заряду
- •2.5.Метод фотогальваномагнітного ефекту
- •2.6.Метод модуляції стаціонарної фотопровідності.
- •2.8.Нестаціонарні методи вимірювання часу життя нерівноважних
- •2.9.Метод модуляції провідності в точковому контакті.
- •2.11.Вимірювання часу життя в електронно-дірчастому переході
- •2.12.Апаратура для вимірювання часу життя нерівноважних носіїв заряду.
- •3.Методи визначення концентрації домішок в напівпровідниках
- •3.1. Загальні відомості про концентрацію домішок і методи її визначення
- •3.2. Визначення концентрації домішок з вимірювань електропровідності
- •3.3. Визначення концентрації і рухливості носіїв заряду з вимірювань ефекту Холу
- •3.4. Основні джерела погрішності при вимірюваннях ефекту Холу
- •3.5. Методи визначення ступеню компенсації домішок в напівпровідниках
- •Метод Буша-Вінклера.
- •Метод Адіровіча
- •Метод Лонга
- •Метод Самойловіча-Баранського
- •3.6. Методи визначення концентрації електрично пасивних домішок в напівпровідниках
- •Оптичний метод визначення концентрації кисню і вуглецю в кремнії і германії.
- •Традиційні методи контролю газових домішок в твердих тілах.
- •Спеціальні електрофізичні методи визначення змісту кисню в напівпровідниках.
- •4 Основи метрології неоднорідних провідників
- •4.1. Вимірювання питомого опору неоднорідних провідників
- •4.2.Вимірювання ефекту Холу в неоднорідних напівпровідниках.
- •4.3.Об'ємно-градієнтні ефекти в напівпровідниках
- •4.4.Критерії однорідності напівпровідникових матеріалів
- •5. Особливості метрології напівпровідникових плівок і структур
- •5.1. Загальна характеристика метрологічних проблем технології напівпровідникових плівок і структур
- •5.2. Вимірювання питомого електричного опору плівок зондовими методами
- •Чотиризондовий метод
- •Тризондовий метод
- •Пятизондовий метод
- •5.3. Вимірювання товщини епітаксіальних плівок
- •Метод фарбування шліфа (сколу)
- •Інтерференційний метод
- •5.4. Методи дослідження дефектів структури епітаксіальних плівок
- •Література
5.4. Методи дослідження дефектів структури епітаксіальних плівок
Структурна досконалість об'ємних кристалів і епітаксіальних плівок є найважливішою заставою високих показників якості і технологічності що виготовляються на їх основі напівпровідникових приладів і мікросхем.
Об'ємним кристалам властиві різні дефекти структури: дислокації, межі під малими кутами, дефекти упаковки, двійники, двійникові ламелі, включення, мікродефекти, кластери та інше. Ці ж дефекти присутні в напівпровідникових структурах, хоча до них додається безліч дефектів внутрішньої і поверхневої будови, властивих саме плівкам.
Таким чином, методичні основи контролю дефектів структури в епітаксіальних плівках і вживані при цьому технічні засоби практично єдині як для об'ємних кристалів, так і для плівок.
Проте, враховувуючи, що при величезній різноманітності дефектів структури по суті тільки густина дислокацій є тим параметром, який фігурує в технічних умовах і стандартах, решта структурних параметрів контролюється або вибірково, або в суто дослідницькій меті.
Тому метрологія напівпровідників, що має справу з масовими виробничими вимірюваннями, природно, зосереджує свою увагу майже виключно на контролі густини дислокацій.
Вкажемо основні методи виявлення і підрахунку дислокацій:
Селективне травлення з подальшим підрахунком ямок травлення за допомогою оптичних мікроскопів.
Рентгенівська дифракційна топографія.
Електронна мікроскопія і електронографія.
Розвиток цих методів йде по шляху вдосконалення процесів виявлення і декорування дислокацій (травлення , іонна бомбардування, поверхневе дифузійне легування, хіміко-термічна обробка та інше.).
Оскільки процес виявлення і підрахунку густини дефектів структури і їх коефіцієнта варіації є тривалим і копітким, створюються автоматизовані скануючі системи з вбудованими ЕОМ, які дозволяють точно і експресно видавати необхідні дані. Робота автоматизованих вимірювальних систем заснована на розпізнаванні зорових образів розподілу дислокацій, яких згідно наявної класифікації існує п'ять: рівномірний розподіл, "кільце", "зірка-кільце, "зірка", смуги ковзання.
Такі системи як у нас, так і за рубежем застосовуються переважно при приймально-здавальних випробуваннях.
Література
Артемьев Б.Г., Голубов С.М. Довідник для працівників метрологічних служб. - М.: Вид-во стандартів, 1982.-297 с.
Баранський П.И., Клочков В.П., Потикевич И.В. Напівпровідникова електроніка:
Довідник .- К.: Наукова думка, 1975.-704 с.
Батавін В.В. Контроль параметрів напівпровідникових матеріалів і епітаксіальних шарів. - М.: Сов. радіо, 1976.-104 с.
Воробйов Ю.В., Добровольский В.И., Стріха В.И. Методи дослідження напівпровідників: Навч.посіб.- К.: Віща школа, 1988.-232 с.
Закон Украіни '' Про метрологію та метрологічну діяльність ''.м. Киів, 11 лютого 1998 долі, N 113/98-ВР // Відомості Верховноі Ради України.-1998.-N 30-31.-с.194.
6. Ковтонюк Н.Ф., Концевой Ю.А. Вимірювання параметрів напівпровідникових матеріалів. М.: Металургія, 1970.-429 с.
Концевой Ю.А., Кудін В.Д. Методи контролю технології виробництва напівпровідникових приладів.-М.: Энергия,1973.-144 с.
Павлов Л.П. Методи вимірювання параметрів напівпровідникових матеріалів: Підручник для вузів.- М.:Высш.школа., 1987.-239 с.
Рего К.Г. Метрологічна обробка результатів технічних вимірювань:Довідн. посібник.-К.: Техніка, 1987.-239 с.
Рембеза С.И. Методи вимірювання основних параметрів напівпровідників: Навч. посіб
Вороніж: Вид-во ВГУ, 1989.-224 с.
Тюрин Н.И. Введення в метрологію: Навч. посіб. - М.: Вид-во стандартів, 1985.-248 с.
Шабалін С.А. Прикладна метрологія в питаннях і відповідях. - М.: Вид-во стандартів,1990.-191 с.
.