CH413103A - Einrichtung zum Messen des spezifischen elektrischen Widerstandes eines Längenabschnittes eines als stabförmiger Halbleiterkörper ausgebildeten Prüflings - Google Patents

Description

  
 



  Einrichtung zum Messen des spezifischen elektrischen Widerstandes eines   Längenabschnittes    eines als stabförmiger Halbleiterkörper ausgebildeten Prüflings
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen des spezifischen elektrischen Widerstandes eines Längenabschnittes eines als stabförmiger Halbleiterkörper ausgebildeten Prüflings, in dem der vom durch den Längenabschnitt fliessenden Strom erzeugte Spannungsabfall gemessen wird.



   Bei   Halbleiterstäben    wird vielfach die Kennlinie des Widerstandsverlaufes auf der Länge des Stabes gemessen, um auf diese Weise einen Anhalt für die Einhaltung der Güte, d. h. einen unerwünschten Dotierungszustand und anderseits auch eventuell für einen erwünschten Dotierungszustand zu erhalten.



  Es ist hierfür üblich, für den Messwert an dem stromdurchflossenen Stab jeweils zwischen zwei Punkten an seiner Länge den Widerstand zu messen und aus den dabei gemessenen Grössen für den Spannungswert und den Stromwert schliesslich den spezifischen Widerstand durch einen Rechnungsvorgang zu ermitteln.



   Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung, durch welches der spezifische Widerstandsverlauf auf der Länge eines Halbleiterstabes in schneller und einfacher Weise ermittelt werden kann.



   Eine Einrichtung der eingangs angeführten Art ist hierfür erfindungsgemäss gekennzeichnet durch einen in Querschnittswerten des Prüflings geeichten, einstellbaren, von einer konstanten Hilfsspannung gespeisten Sollwertspannungs-Geber, durch Mittel zum Bilden einer dem Strom im Prüfling proportionalen Istwertspannung, durch einen die Differenz aus Sollwert- und Istwertspannung bildenden Vergleicher und durch ein von diesem gesteuertes Stellglied zum Einregeln des Prüflingsstromes im Sinne der Erzielung von Gleichheit zwischen Istwert- und Sollwertspannung im genannten Längenabschnitt.



   Hierbei wird mit Vorteil in einem an der Einrichtung beherrschbaren bzw. jeweils eingestellten Messbereich durch einen Regelverstärker bei jeder Messung die Stromdichte im Halbleiterstab jeweils auf einen vorbestimmten konstanten Wert eingeregelt.



   Es ergibt sich dann, dass mittels eines direkt in   (Ohm. cm) -Werten,    also Werten des spezifischen Widerstandes geeichten Messinstrumentes, welches an seinen Anschlussklemmen mit der Messlänge des Prüfstabes in Verbindung gebracht wird, unmittelbar ein Wert des spezifischen Widerstandes ermittelt werden kann, welcher gleich ist einer Konstanten mal dem am Halbleiterstab an der Messlänge gemessenen Spannungsabfall. Dieser gemessene Spannungsabfall ist dann aber unmittelbar ein Mass für den spezifischen Widerstand, in dem somit begründetermassen das Messinstrument unmittelbar geeicht werden konnte.



   Die bedienungsmässige Ermittlung des Durchmessers des Stabes kann mittels eines geeigneten mechanischen Messgerätes erfolgen, wie z. B. einem Zangenmessgerät mit Messskala oder ähnlichen geläufigen Messinstrumenten.



   Eine selbsttätige Messung des Durchmessers des Stabes könnte z. B. erfolgen mittels induktiver Messwertgeber oder auch optisch mit Hilfe von Photozellen, nach einer pneumatischen Methode, wobei der Stab von einem Hohlzylinder umgeben ist, der an seiner der Halbleiterstaboberfläche zugewandten inneren Mantelfläche mit düsenartigen Öffnungen versehen ist, durch welche ein Druckgasstrom herausgeschickt wird, dessen Strömungsbehinderung dann in ähnlicher Weise, wie es z. B. bei der Messung der Durchmesser von Zylinderbohrungen an Ver  brennungskraftmaschinen bekannt ist, ein Mass für den Durchmesser des Stabes liefert.



   Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand einer beispielsweisen Ausführung wird nunmehr auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen.



   In dieser bezeichnet 1 den Prüfling in Form eines Halbleiterstabes, der z. B. aus einkristallinem Silizium besteht. Durch diesen Halbleiterstab wird ein Strom hindurchgeschickt, der seinen Weg von der Klemme 2 über den Halbleiterstab 1, die Anoden Kathoden-Strecke der Dreielektrodenröhre 3, über den Widerstand 4 zur   Minusklemme    5 einer nicht dargestellten Spannungsquelle nimmt. Auf diese Weise entsteht an dem Widerstand 4 entsprechend dem hindurchfliessenden Strom ein Spannungsabfall, der als Istwert benutzt wird. Ferner enthält die Einrichtung einen Spannungsteiler 6 aus den Einzelwiderständen 7 bis 12, über welche von der   Plusklemme    13 einer zweiten Spannungsquelle ein Strom zur Minusklemme 14 dieser Spannungsquelle geschickt wird.

   Dieser Widerstandssatz 6 ist entsprechend der gewünschten Feineinstellung des dem gemessenen Durchmesser entsprechenden Vergleichswertes abgestuft und mit einer Skala 15 versehen, die in Durchmesserwerten des Stabes 1 beschriftet ist. Ein Abgriff 16 dient zum Verstellen. Die Widerstände 7 bis 12 sind in der Weise in ihren Widerstandswerten abgestuft, dass jeweils zwischen dem Punkt 13 und dem Abgriff 16 bei einer Verstellung dieses Abgriffes 16 auf einen neuen Wert eine Änderung des zwischen beiden bestehenden Spannungswertes gemäss einer quadratischen Kennlinie erfolgt. Die Spannungswerte an 4 und der an dem Spannungsteiler 6 abgegriffene Spannungswert sind gegensinnig in Reihe geschaltet, und ihr Differenzwert wirkt auf den Eingang eines Verstärkers 17.

   Dieser Verstärker liefert einen Ausgangswert, welcher an der Gitterkathodenstrecke der Triode 3 die Steuerspannung bildet und somit den Anodenstrom dieser Triode entsprechend beeinflusst.



  An die Messstrecke des Prüflings 1, die z. B. 1 cm beträgt, ist ein Messgerät 18 mit seinen Messspitzen angeschlossen, das unmittelbar in Werten des spezifischen Widerstandes, also in   Ohm. cm,    an seiner Skala geeicht ist.



   Bei der Messung des spezifischen Widerstandes unter Benutzung der dargestellten Einrichtung wird also in der Weise vorgegangen, dass zunächst der Durchmesser des Prüflings 1 an der Messstrecke ermittelt wird. Entsprechend diesem ermittelten Wert wird die Einstellung des Abgriffes 16 an dem Spannungsteiler 6 nach der Durchmesserwertskala 15 an dieser Einrichtung vorgenommen. Bei eingeschalteten Spannungsquellen 2, 5 und 13, 14 entsteht dann ein entsprechender Spannungsabfall an dem Widerstand 4, der dem über den Prüfling 1 fliessenden Strom entspricht. Dieser ergibt zusammen mit der Ausgangsspannung zwischen 13 und 16 des Spannungsteilers 6 einen Steuerwert für den Verstärker 17, wodurch der Anodenstrom der Triode 3 so lange nachjustiert wird, bis die Spannungsabfälle an 4 sowie zwischen 13 und 16 einander praktisch gleich geworden sind.

   In diesem Zustand kann dann die Ablesung des spezifischen Widerstandes der Messstrecke des Halbleiterstabes unmittelbar am Instrument 18 erfolgen.



   Es kann sich   gegenenfalls    als zweckmässig erweisen, nicht nur mit einem Widerstand 4 zu arbeiten, sondern an dessen Stelle einen Widerstandssatz vorzusehen, dessen Widerstände wahlweise einzeln oder kombiniert benutzt werden können, um auf diese Weise entsprechende Widerstandsbereiche beherrschen zu können.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zum Messen des spezifischen elektrischen Widerstandes eines Längenabschnittes eines als stabförmiger Halbleiterkörper ausgebildeten Prüflings, indem der vom durch den Längen abschnitt fliessende Strom erzeugte Spannungsabfall gemessen wird, gekennzeichnet durch einen in Querschnittswerten des Prüflings geeichten, einstellbaren, von einer konstanten Hilfsspannung gespeisten Sollwert spannungs-Geber (6), durch Mittel (4) zum Bilden einer dem Strom im Prüfling (1) proportionalen Istwertspannung, durch einen die Differenz aus Sollwert- und Istwertspannung bildenden Vergleicher (17) und durch ein von diesem gesteuertes Stellglied (3) zum Einregeln des Prüflingsstromes im Sinne der Erzielung von Gleichheit zwischen Istwert- und Sollwertspannung im genannten Längenabschnitt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum selbsttätigen Messen des Prüflingsquerschnittes ein Messwertgeber vorgesehen ist.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bilden der dem Prüflingsstrom proportionalen Istwertspannung ein in Reihe mit dem Prüfling (1) geschalteter Ohmscher Widerstand (4) ist.

   3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ohmsche Widerstand (4) in seinem Wert in mehreren Widerstandsstufen einstellbar ist, von denen jede dieser Stufen einer bestimmten Prüflingsstromdichte entspricht.