DE2816409A1

DE2816409A1 - Measurement system for semiconductor mfr. - measures ratio of local resistivity and film thickness of thin semiconductor layers via five contacts

Info

Publication number: DE2816409A1
Application number: DE19782816409
Authority: DE
Inventors: Egbert Prof Dr Ing Hesse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-15
Filing date: 1978-04-15
Publication date: 1979-10-25

Abstract

The measurement system uses four contact needles located on a circle of arbitrary radius whose presence against the semiconductor results in Schottky contact junctions. Before measurement is made, a fifth resistive contact is attached to the edge of the semiconductor, e.g. by alloying. Whilst measurements are being made, a current is supplied via this fifth contact to overcome the otherwise unavoidable reverse biasing effect of two consecutive Schottky junctions in the same measuring circuit. After measurement, the fifth contact is etched away and the semiconductor's mfg. process continued.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spitzen-Abstand-meßverfahren zurThe invention relates to a tip distance measuring method for

gebietsweisen Bestimmung des Verhältnisses von spezifischen Widerstand zu Schichtdicke (#/w) einer dünnen halbleitenden Schicht oder Scheibe mit beliebiger Begrenzung, bei der durch einfaches Aufsetzen von Metallspitzen (Abtastspitzen) Schottky-Kontakte, d. h. in einer Stromrichtung sehr hochohmige Kontakt-Übergänge, entstehen.regional determination of the specific resistance ratio to layer thickness (# / w) of a thin semiconducting layer or slice with any Limitation in which by simply placing metal tips (scanning tips) Schottky contacts, d. H. Very high-resistance contact transitions in one current direction, develop.

Halbleiterscheiben oder Halbleiterschichten, die zur Herstellung von aktiven oder passiven Bauelementen vorgesehen sind, müssen auf ihre physikalischen Eigenschaften hin untersucht werden.Semiconductor wafers or semiconductor layers used for the production of Active or passive components are provided, must be based on their physical Properties to be examined.

Der spezifische Widerstand p und die Schichtdicke w sind u. a.The specific resistance p and the layer thickness w are inter alia.

für die Dimensionierung und somit auch für die Strukturierung einzelner Bauelemente mitbestimmend.for the dimensioning and thus also for the structuring of individual Components have a say.

Zur gebietsweisen Erfassung des spezifischen Widerstands dünner Schichten mit beliebiger Probenbegrenzung wird das Verfahren nach Valdes (Proceedings of the I.R.E., Jahrgang 1954, Band 42, Seiten 420 bis 427) allgemein angewandt. Bei diesem Meß fahren wird über die beiden äußeren von 4 in einem Meßkopf in Reihe und unter gleichem Abstand angeordneten metallischen Meßkontakten, die alle auf der Probenfläche aufliegen, ein Strom eingespeist und an den beiden mittleren Kontakten der Spannungsabfall gemessen. Sind die Meßkontakte weit genug vom Probenrand entfernt und ist der Abstand zwischen benachbarten Kontakten groß gegen die Probendicke, so ist das Verhältnis P/w unter Inkaufnahme eines entsprechend kleinen Meßfehlers ohne zusätzliche Korrekturfaktoren nur eine Funktion der vorgenannten elektrischen Größen von Strom und Spannung.For area-by-area detection of the specific resistance of thin layers The Valdes method (Proceedings of the I.R.E., year 1954, volume 42, pages 420 to 427) generally applied. With this one Measurement will drive over the two outer of 4 in a measuring head in series and under equally spaced metallic measuring contacts, all on the sample surface contact, a current is fed in and the voltage drop at the two middle contacts measured. Are the measuring contacts far enough away from the edge of the sample and is the distance between adjacent contacts large compared to the sample thickness, the ratio is P / w accepting a correspondingly small measurement error without additional correction factors only a function of the aforementioned electrical quantities of current and voltage.

Zur Vermeidung des Präzisionsmeßkopfes mit fest vorgegebenem Spitzenabstand wurde ein Meßverfahren vorgeschlagen (Deutsche Patentanmeldung P 27 26 982.5), wonach die 4 Meßspitzen in beliebigem Abstand zueinander angeordnet werden können, vorausgesetzt, sie befinden sich auf einem Kreisbogen. Der Kreisradius r kann beliebig gewählt werden, d. h. daß die lineare Kontaktanordnung (r=#) ebenfalls möglich ist. Über 2 benachbarte Kontakte wird ein Strom eingespeist und die sich einstellende Potentialdifferenz an den übrigen 2 Kontakten gemessen. Danach werden die Kontaktanschlüsse zyklisch vertauscht und erneut entsprechende Strom- und Spannungsmessungen vorgenommen. Sind auch hier die Meßkontakte weit genug vom Probenrand entfernt und ist der Abstand zwischen benachbarten Kontakten groß gegen die Probendicke, so ist P/w ohne zusätzliche Korrekturfaktoren wiederum nur eine Funktion der elektrischen Meßgrößen (hier 2 Ströme und 2 Spannungen). Diese Meßmethode bietet die Möglichkeit einer freien Wahl der Kontaktabstände, d. h. es kann an einem herkömmlichen Spitzen-Abtast-Meßplatz bei freier Sicht auf die Kontaktanordnung während des Meßvorgangs gearbeitet werden. Außerdem bietet der spezielle Fall der quadratförmigen Kontaktanordnung im Vergleich zur linearen Anordnung bei vorgegebener Spitzenauflagefläche eine zusätzliche Reduktion des erfaßten Meßbereichs, wenn man berücksichtigt, daß der kleinste vorkommende Kontaktabstand noch groß gegen den Durchmesser der Kontaktauflagefläche sein muß, um den absoluten Meßfehler gering zu halten. Die kreisbogenförmige Ausrichtung der Kontakte am Spitzenmeßplatz erfolgt, wie in der o. a. Patentanmeldung P 27 26 982.5 vorgeschlagen, z. B.To avoid the need for a precision measuring head with a fixed tip spacing a measuring method was proposed (German patent application P 27 26 982.5), according to which the 4 measuring tips can be arranged at any distance from each other, provided they are on an arc. The circle radius r can be chosen arbitrarily be, d. H. that the linear contact arrangement (r = #) is also possible. Above A current is fed into 2 neighboring contacts and the resulting potential difference measured on the other 2 contacts. After that, the contact connections become cyclical swapped and again made corresponding current and voltage measurements. Are Here, too, the measuring contacts are far enough away from the edge of the sample and the distance is between adjacent contacts large compared to the sample thickness, so P / w is without additional Correction factors, in turn, are only a function of the electrical measured variables (here 2 Currents and 2 voltages). This measuring method offers the possibility of a free choice the contact distances, d. H. it can be done at a conventional tip-scanning measuring station can be worked with a clear view of the contact arrangement during the measurement process. In addition, the special case of the square-shaped contact arrangement offers a comparison an additional reduction for the linear arrangement with a given tip contact surface of the recorded measuring range, taking into account that the smallest occurring The contact distance must still be large compared to the diameter of the contact surface, in order to keep the absolute measurement error low. The arcuate alignment of the Contacts at the tip measuring station takes place, as in the above. Patent application P 27 26 982.5 suggested e.g. B.

mit Hilfe einer kreisförmigen Strichplatte im Okular der Beobachtungsoptik.with the help of a circular graticule in the eyepiece of the observation optics.

Die bekannten bzw. Vorgeschlagenen Abtastmeßverfahren kommen für eine praktische Anwendung nur dann in Betracht, wenn durch einfache Auflage der Kontaktspitzen (z. B. angespitzte Hartmetalldrähte) ein ohmscher (nicht sperrender) Kontakt oder ein im Vergleich zum Speise- bzw. Meßzweig niedriger Übergangswiederstand gewährleistet ist. Diese ideale Voraussetzung trifft man aber nur bei einigen wenigen Halbleiterwerkstoffen an, so z. B.The known or proposed scanning measurement methods come for one practical application only considered if by simply placing the contact tips (e.g. sharpened hard metal wires) an ohmic (non-blocking) contact or a low transition resistance compared to the supply or measuring branch is guaranteed is. But you meet this ideal prerequisite only with some few semiconductor materials, e.g. B.

bei Silizium und Germanium. In vielen anderen Fällen jedoch, wie z. B. bei Galliumarsenid, stellt sich am Metall-Halbleiter-Übergang ein Schottky-Kontakt ein. Dieser bewirkt, daß der Zweig für die Stromeinspeisung zwischen zwei auf den Halbleiter aufgesetzten Kontaktspitzen extrem hochohmig ist, da immer einer der beiden Schottky-Übergänge in Sperrichtung gepolt ist. Der zwischen zwei auf den Halbleiter aufgesetzten Kontakspitzen fließende Strom muß aber groß genug sein, damit die sich zwischen den übrigen beiden (ebenfalls auf dem Halbleiter ruhenden) Kontaktspitzen einstellende Potentialdifferenz hinreichend groß ist, um (im extrem hochohmigen Meßzweig) mit genügender Genauigkeit registriert zu werden. Das erfordert in der f% Praxis oft unzulässig hohe Spannungen an den Kontakten für die Stromeinspeisung.with silicon and germanium. In many other cases, however, such as B. with gallium arsenide, there is a Schottky contact at the metal-semiconductor junction a. This causes the branch for the power supply between two on the Semiconductor attached contact tips is extremely high resistance, because always one of the both Schottky junctions is reverse biased. The one between two on the The current flowing through the semiconductor contact tips must be large enough so that the between the other two (also resting on the semiconductor) The potential difference that sets the contact peaks is large enough to (in the extreme high-resistance measuring branch) to be registered with sufficient accuracy. That requires In practice, the voltages at the contacts for the power supply are often inadmissibly high.

älteren Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde in der bereits zitierten Hilteren Patentanmeldung vorgeschlagen, einen der 4 Spitzenkontakte durch einen ohmschen Kontakt (z. B. durch einen geeigneten, kleinflächigen Legierungskontakt) zu ersetzen. Dadurch wird bewirkt1 daß bei der Stromeinspeisung einer jeden von zwei sich untereinander durch zyklische Vertauschung der elektrischen Anschlüsse unterscheidenden Messung dieser ohmsche Kontakt beteiligt ist. Die Speisestromrichtung kann dann jeweils SO gewählt werden, daß der zweite (nicht-ohmsche) Kontaktübergang in Durchlaßrichtung gepolt ist. Dieses Verfahren ermöglicht zwar, wie eigene Versuche bewiesen, eine verhältnismäßig einfache und gleichzeitig genaue Messung von #/w in der Umgebung des einlegierten ohmschen Kontakts, es hat aber zwei entscheidende Nachteile: 1. Flexibilität einer freien Meßgebietswahl ist nicht mehr gewährleistet. Die Bestimmung von Ph ist durch den Legierungskontakt auf dessen Umgebung festgelegt Wenn auch verschieden große Meßgebiete erfaßt werden können (solange die Randbedingungen bezüglich der Kontaktabstände untereinander und zum Probenrand eingehalten werden) so ist z.B. eine kleinfläc?1ige Messung an einer anderer. Stelle der Probenfläche, d.h. ohne Einbezug des einmal vorgegebenen Legierungskontakts, nicht möglich. older In order to remedy this, it has already been cited Hilteren patent application suggested one of the 4 tip contacts through a ohmic contact (e.g. through a suitable, small-area alloy contact) to replace. This has the effect that each of two with each other by cyclically interchanging the electrical connections distinctive measurement of this ohmic contact is involved. The direction of the feed current can then be selected SO that the second (non-ohmic) contact transition is polarized in the forward direction. This procedure allows you to carry out your own experiments proved a relatively simple and at the same time accurate measurement of # / w in the vicinity of the inlaid ohmic contact, but it has two decisive factors Disadvantages: 1. Flexibility of a free choice of measuring area is no longer guaranteed. The determination of Ph is determined by the alloy contact on its environment Even if measuring areas of different sizes can be covered (as long as the boundary conditions regarding the contact distances between each other and to the edge of the sample adhered to e.g. a small-area measurement on another. Location of the sample area, i.e. not possible without taking the alloy contact into account.

2. Wenn auch der ohmsche Hilfskontakt nach erfolgter messung durch einen geeigneten Ätz-Prozeß wieder entfernt werden kann, so verbleibt an seiner Stelle eine Ätzgrube, d.h. 2. Even if the ohmic auxiliary contact goes through after the measurement a suitable etching process can be removed again, so remains on his Place an etch pit, i.e.

eine gestörte Oberfläche. Diese ist als "aktiver Bereich" für die nachfolgende Bauelemente-Herstellung meist ungeeignet. a disturbed surface. This is called the "active area" for the subsequent component manufacture is mostly unsuitable.

ein Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Meßverfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe das Verhältnis #/w zwischen spezifischem Widerstand und Schichtdicke dünner halbleitender Schichten mit beliebiger Randbegrenzung gebietsweise über die Probenfläche bestimmt werden kenn, wenn am Meßspitzen-Halbleiter-Kontakt Schottky-Verhalten (sperrender Übergang) vorliegt, ohne daß die Halbleiteroberfläche für die weitere planartechnische Verarbeitung durch einlegierte (ohmsche) Kontakte beeinträchtig wird. The invention is based on the object of creating measuring methods with the help of which the ratio # / w between specific resistance and layer thickness thin semiconducting layers with any border delimitation in areas over the Sample area can be determined if Schottky behavior at the probe-semiconductor contact (blocking transition) is present without the semiconductor surface for the further Planar processing impaired by alloyed (ohmic) contacts will.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Meßverfahren der älteren deutschen Patentanmeldung p 27 26 982.5 mit vier auf einen Kreis mit beliebigem Radius angeodneten Kontaktspitzen, dadurch gelöst, daß vor der Messung am Rand des zu unter suchenden Halbleiters ein fünfter ohmscher Hilfskontakt mit bekannten Methoden z.B. durch einen Legierungsprozeß, aufgebracht wird, daß bei der Messung der Meßstrom über diesen Hilfskontakt eingespeist und dadurch die sonst unvermeidliche Sperrwikung eines von zwei im Meßstromkreis aufeinanderfolgenden Schottky-Kontakt-Übergängen umgangen wird, und nach der Measung dieser ohmsche Hilfskontakt für die folgenden Fertigungsprozesse wieder abgeätzt werden kann.This task is based on the measuring method of the older German Patent application p 27 26 982.5 with four angeodneten on a circle with any radius Contact tips, solved in that before the measurement at the edge of the to be examined Semiconductor a fifth ohmic auxiliary contact with known methods, e.g. through an alloy process, is applied that when measuring the measuring current over fed into this auxiliary contact and thereby the otherwise unavoidable blocking effect one of two consecutive Schottky contact junctions in the measuring circuit is bypassed, and after the measurement this ohmic auxiliary contact for the following Manufacturing processes can be etched away again.

Durch den letzten Verfahrensschritt wird eine ebene Auflagefläche bein nachfolgenden Photomasken-Justier- und Kontaktkopie-Prozeß gewährleistet. Der Radius des Kreisbogens, auf dem die vier Kontaktspitzen liegen, kann wie beim älteren vorgeschlagenen Meßverfahren beliebig groß gewählt werden, d.h. die lineare Kontaktanordnung (r=#) ist ebenfalls zulässig. Die Kontaktabstände können hierbei ebenfalls beliebig gewählt werden, wobei lediglich zu beachten ist, daß die möglichst kleinflächigen Kontakte weit genug vom Probenrand (etwa mindestens um den Betrag des größten Kontaktabstands) entfernt sind und ihr Abstand zueinander groß gegen die Schicht- bzw. Scheibendicke ist, andernfalls bei der Berechnung von P/w zusätzliche, geometriebedingte Korrekturfaktoren erforderlich werden.The last step in the process creates a flat support surface guaranteed in the subsequent photomask adjustment and contact copy process. Of the The radius of the circular arc on which the four contact tips lie can be the same as with the older one The proposed measuring method can be chosen as large as desired, i.e. the linear contact arrangement (r = #) is also allowed. The contact distances can also be chosen as desired It is only necessary to ensure that the contacts with the smallest possible area far enough from the edge of the sample (at least by the amount of the greatest contact distance) are removed and their distance from one another is large compared to the layer or slice thickness is, otherwise additional, geometry-related correction factors when calculating P / w will be required.

Zur Berechnung von P/w an einer gegebenen Meßposition sind 4 Messungen von Jeweils einer Strom und einer Spannungsgröße erforderlich. Eine erste Messung ergibt sich aus der Einspeisung eines vorgegebenen Gleichstroms zwischen dem (ohmschen) Hilfskontakt am Probenrand und einer ersten der 4 auf der Probenoberfläche aufliegenden Kontakt spitzen. An zwei weiteren der 4 Kontakte wird die sich einstellende Potentialdifferenz gemessen. FUr die verbleibenden 3 Messungen wird Jeweils eine zyklische Vertauschung der Anschlüsse an den Kontaktspitzen vorgenommen und entsprechende Strom- und Spannungs-Messungen durchgeführt. Die Stromeinspeisung erfolgt in Jedem Fall über den Hilfskontakt und einen der aufgesetzten Spitzenkontakte, wobei die Stromrichtung so gewählt wird, daß der im Stromzweig befindliche Schottky-Kontakt in Durchlaßrichtung gepolt wird. Der Einfachheit halber kann für alle 4 Messungen die gleiche Stromstärke gewählt werden. Im folgenden wird gezeigt, daß sich aus diesen 4 Meßwertepaaren das Verhältnis p/w in der unmittelbaren Umgebung der 4 Meßkontakte unter den vorgenannten Voraussetzungen unabhängig von den Kontaktabständen errechnen läßt. Aus dem Ergebnis geht dann auch die Art der vorzunehmenden zyklischen Vertauschung hervor.There are 4 measurements to calculate P / w at a given measurement position of one current and one voltage each are required. A first measurement results from the feeding of a given direct current between the (ohmic) Auxiliary contact on the edge of the sample and a first of the 4 resting on the sample surface Tip contact. The resulting potential difference is applied to two further of the 4 contacts measured. For the remaining 3 measurements there is a cyclical swap the connections are made at the contact tips and corresponding current and voltage measurements carried out. In any case, power is fed in via the auxiliary contact and one of the attached tip contacts, whereby the current direction is chosen so that the Schottky contact located in the branch is polarized in the forward direction. For the sake of simplicity, the same current strength can be selected for all 4 measurements will. In the following it is shown that these 4 pairs of measured values result in the ratio p / w in the immediate vicinity of the 4 measuring contacts under the aforementioned conditions can be calculated independently of the contact distances. The result is then also possible the type of cyclical swap to be made.

Theorie: A, B, C, D seien 4 punktförmige, in Bezug auf den größten Kontaktabstand weit vom Probenrand entfernte und auf einem Kreisbogen liegende Schottky-Meßkontakte auf der Oberr che einer dünnen, halbleitenden Schicht der Dicke w (siehe Fig. 1). Q sei ein fünfter punktförmiger Kontakt mit ohmschem Verhalten an der Peripherie des MeßobJekts.Theory: A, B, C, D are 4 punctiform, in relation to the largest Contact distance far from the edge of the sample and lying on an arc of a Schottky measuring contacts on the surface of a thin, semiconducting layer of thickness w (see FIG. 1). Let Q be a fifth point-like contact with ohmic behavior at the periphery of the object to be measured.

RQA,CD sei definiert als die Potentialdifferenz, die sich zwischen C und D einstellt aufgrund eines durch Q und A fließenden Einheitsstroms. Für andere Indices von R gilt die Definition in entsprechender Weise. Es soll gezeigt werden, daß das Verhältnis P/w allein als Funktion dieser vier elektrisch meßbaren Größen RQA,CD, RQB,CD',RQB,DA und RQC,DA dargestellt werden kann.RQA, CD is defined as the potential difference between C and D adjust due to a unit current flowing through Q and A. For others Indices of R, the definition applies accordingly. It should be shown that the ratio P / w is solely a function of these four electrically measurable quantities RQA, CD, RQB, CD ', RQB, DA and RQC, DA can be represented.

Es sei zunächst eine halbunendlich ausgedehnte Probenfläche angenommen (Fig. 2). Wenn ein Gleichstrom I über einen Randkontakt Q in die dünne, zu betrachtende Schicht eingespeist wird und weit davon entfernt über einen zweiten Kontakt wieder austritt, so verlaufen die Stromlinien im Innern der Schicht annähernd parallel zur Oberfläche. Die Äquipotentialflächen sind Halbzylinder, deren gemeinsame Achse senkrecht zur Schichtebene durch den Stromeinspeisungspunkt Q verläuft. Das Potential im Abstand r von dieser Zylinderachse, bezogen auf einen willkürlich gewählten Bezugspunkt Po, sei U.Let us initially assume a sample area that is extended to a semi-infinite extent (Fig. 2). If a direct current I passes through an edge contact Q into the thin, to be considered Layer is fed and far from it again via a second contact emerges, the streamlines in the interior of the layer are approximately parallel to the surface. The equipotential surfaces are half cylinders, their common axis runs perpendicular to the layer plane through the current feed point Q. The potential at a distance r from this cylinder axis, based on an arbitrarily chosen reference point Po, be U.

Es gilt dann allgemein: dU = - E dr = - #j dr = - ## ## (1) hier ist E = elektrische Feldstärke j = Stromdichte P = mittlerer spezifischer Widerstand der zu messenden Sohicht w - Schichtdicke UC,Q sei das sich in C einstellende Potential, wenn in Q ein Strom IQ eingespeist wird. Dann ist: UC,Q = - ### ln ## ; # ist der5 mittlere spezifische Widerstand im gesamten Plattenbereich zwischen Q und den kreisförmig angeordneten Kontakten A, B, C, D.The following applies in general: dU = - E dr = - #j dr = - ## ## (1) here is E = electric field strength j = current density P = mean specific resistance the layer to be measured w - layer thickness UC, Q is the potential in C, if a current IQ is fed into Q. Then: UC, Q = - ### ln ##; # is the5 mean specific resistance in the entire plate area between Q and the circular arranged contacts A, B, C, D.

UC,A sei das sich in C einstellende Potential, wenn in A ein Strom 1A eingespeist wird. Dann ist: p ist der für die Messung interessierende mittlere spezifische Widerstand im Plattenbereich der vier aufgesetzten Kontaktspitzen A, B, C, D.Let UC, A be the potential that occurs in C when a current 1A is fed into A. Then: p is the mean specific resistance of interest for the measurement in the plate area of the four attached contact tips A, B, C, D.

Es sei IA I - IQ = IQA der gleiche Strom, der bei Q in die Platte hineinfließt und bei A aus der Platte herausfließt, dann ist: sei das sich in C einstellende Potential aufgrund eines Stromes durch Q und A. Es ergibt sich aus der Superposition von UC,Q und und analog hierzu: Aus (2) und (2a) ergibt sich: und analog hierzu: Aus Gl. (3) bis (6) resultiert unter Berücksichtigung des Satzes von Ptolemäus, da A, B, C und D auf einen Kreisbogen angeordnet sind, folgender Zusammenhang: exp -2# (RQA,CD - RQB,CD) w/# + exp -2# (RQB,DA- RQC,DA) w/# = 1 womit bewiesen ist, daß w/# sich eindeutig mit Hilfe der 4 Meßgrößen: RQA,CD, RQB,CD, RQB,DA und RQC,DA bestimmen läßt. Die Auswertung der Gl. (7) erfolgt in gleicher Weise wie das für die der van der Pauw-Methode zugrunde liegenden allgemeinen Lösungsgleichung der Fall ist. Die Lösung der Gl. (7) nimmt dann folgende Form an: 0,5 = #w [(RQA,CD -RQB,CD) + (RQB,DA - RQC,DA)]# mit #0,5 symbolisiert hier den spezifischen Widerstand, gemessen mit 4 kreisförmig angeordneten Kontaktspitzen und einem zusätzlichen 5. Meßkontakt az der Peripherie der Probe.Let IA I - IQ = IQA be the same current that flows into the plate at Q and out of the plate at A, then: be the potential that occurs in C due to a current through Q and A. It results from the superposition of UC, Q and and analogous to this: From (2) and (2a) we get: and analogous to this: From Eq. (3) to (6), taking Ptolemy's theorem into account, since A, B, C and D are arranged on an arc, the following relationship results: exp -2 # (RQA, CD - RQB, CD) w / # + exp -2 # (RQB, DA- RQC, DA) w / # = 1 which proves that w / # can be determined unambiguously with the help of the 4 measurands: RQA, CD, RQB, CD, RQB, DA and RQC, DA. The evaluation of Eq. (7) occurs in the same way as is the case for the general solution equation on which the van der Pauw method is based. The solution to Eq. (7) then takes the following form: 0.5 = #w [(RQA, CD -RQB, CD) + (RQB, DA - RQC, DA)] # with # 0.5 here symbolizes the specific resistance, measured with 4 contact tips arranged in a circle and an additional 5th measuring contact az on the periphery of the sample.

Cl. (7) liegt die Annahme zugrunde, daß die betrachtete Meßfläche halbunendlich ausgedehnt ist und der ohmsche Kontakt Q sich am Rande einer solchen Fläche befindet.Cl. (7) is based on the assumption that the measured area under consideration is extended semi-infinitely and the ohmic contact Q is on the edge of such Area is located.

Gl. (7) und (8) sind aber auch auf endliche Plattenausdehnungen anwendbar, wenn die Ausdehnung des Kontaktkreises A, B, C, D klein im Verhältnis zu dessen Abstand von Q ist und wenn, wie eingangs erwähnt, A, B, C und D weit genug vom. Probenrand entfernt sind. In Gl. (1) und den hieraus resultierenden Gleichungen erscheint dann im Nenner ein zusätzlicher Faktor, der die Größe der in Cl. (1) betrachteten Halbzylinder-Äquipotentialfläche #wr verändert. Dieser zusätzliche Faktor kann unter den genannten Voraussetzungen als annähernd konstant angesehen werden und hat daher keinen Einfluß auf das Ergebnis.Eq. However, (7) and (8) are also applicable to finite plate dimensions, when the extension of the contact circle A, B, C, D is small in relation to its Distance from Q and if, as mentioned at the beginning, A, B, C and D are far enough from. Edge of the sample are removed. In Eq. (1) and the resulting equations an additional factor then appears in the denominator, which determines the size of the in Cl. (1) considered Half-cylinder equipotential surface #wr changed. This additional factor can be under the conditions mentioned can be viewed as approximately constant and therefore has no influence on the result.

Cl. (8) läßt sich. mit Hilfe eines Iterationsverfahrens lösen.Cl. (8) can be. solve with the help of an iteration method.

Der Ausdruck für #0,5 (Gl. 8) hat die gleiche Form wie der entsprechende Ausdruck #0 für 4 kreisförmig angeordnete Meßkontakte, d. h., wenn der 5. Meßkontakt an der Peripherie der Probe fortfällt. Dann muß aber mindestens einer der 4 Kontakte einen ohmschen Übergang aufweisen. Wenn man im Ausdruck für pO RAB,CD durch die Differenz RQA,CD - RQB,CD und RBC,DA durch RQB,DA - RQC,DA ersetzt, erhält man #0,5.The expression for # 0.5 (Eq. 8) has the same form as the corresponding one Expression # 0 for 4 measuring contacts arranged in a circle, i.e. i.e. when the 5th measuring contact is omitted at the periphery of the sample. But then at least one of the 4 contacts must have an ohmic transition. If one uses the expression for pO RAB, CD by the Difference RQA, CD - RQB, CD and RBC, DA replaced by RQB, DA - RQC, DA, you get # 0.5.

Der im vorliegenden Verfahren benötigte Hilfskontakt Q kann nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung einer von 4 an der Peripherie der Halbleiterscheibe angebrachten ohmschen Kontakten sein, die zur van der Pauw-Messung dienen, d. h.The auxiliary contact Q required in the present process can after a further embodiment of the invention one of 4 at the periphery of the semiconductor wafer attached ohmic contacts, which are used for van der Pauw measurements, d. H.

zur Bestimmung eines über die gesamte Platte integral gemessenen Mittelwerte für #/w und der Hall-Beweglichkeit der MaJoritätsladungstr'äger.to determine a mean value measured integrally over the entire plate for # / w and the Hall mobility of the majority load carriers.

Der Verfahren ist zur gebietsweisen Bestimmung der Dicke einer dotiertep epitaktischen Schicht auf hochohmigem Substrat geeignet, wenn andererseits bekannt ist, daß der spezifische Widerstand der Schicht als konstant vorausgesetzt werden kann.The method is for the regional determination of the thickness of a doped ep epitaxial layer on high-resistance substrate suitable, if otherwise known is that the resistivity of the layer is assumed to be constant can.

Zu diesem Zweck wird nach einer zusätzlichen Ausbildung der Deutsche Bundspost 2290 Erfindung eine oder auch mehrere Messungen von #/w in der Umgebung parallel zu einer Spaltebene verlaufenden Linie nach dem im Hauptanspruch der Erfindung beschriebenen Verfahren vorgenommen. Diese Linie, auf der Jeweils der Mittelpunkt der kreisförmig aufgesetzten Spitzenkontakte liegt, soll mindestens um das 1,5fache des größten vorkommenden Abstands zwischen zwei solcher Abtastspitzen vom Probenrand entfernt sein. Anschließend wird die Platte entlang dieser Linie gespalten und die tatsächlich an den vorangegangenen Meßstellen vorhandene Epischichtdicke w, nach entsprechender Sichtbarmachung durch Anätzen der Bruchkante, unter dem Mikroskop ausgemessen. Aus dem zuvor ermittelten Verhältnis von #/w ergibt sich der spezifische Widerstand P der Platte, der hier als konstant vorausgesetzt wurde. An der nunmehr verbleibenden Halbleiterplatte, die zur planartechnischen Weiterverarbeitung verwendet werden kann, läßt sich unter Berücksichtigung des soeben ermittelten Wertes für P die Dicke der epitaktischen (aktiven) Schicht an Jedem beliebigen Ort mühelos und zerstörungsfrei unter Anwendung des im vorliegenden Hauptanspruch wiedergegebenen Meßverfahrens bestimmen.For this purpose, after additional training, the German Bundspost 2290 invention one or more measurements of # / w in the area parallel to a cleavage plane line according to the main claim of the invention procedure described. This line, on which the center point the circular tip contacts should be at least 1.5 times the largest occurring distance between two such scanning tips from the sample edge be distant. Then the plate is split along this line and the epi-layer thickness w actually present at the previous measuring points after Appropriate visualization by etching the break edge under the microscope measured. The specific one results from the previously determined ratio of # / w Resistance P of the plate, which was assumed here to be constant. At the now remaining semiconductor plate, which is used for planar processing can be, taking into account the value just determined for P is the thickness of the epitaxial (active) layer at any location with ease and non-destructively using what is reproduced in the present main claim Determine the measuring method.

Das beschriebene Verfahren zur gebietsweisen Abtastung der Oberfläche einer dünnen, halbleitenden Scheibe oder insbesondere einer dünnen, im Vergleich zum darunter tefindlichen Substrat, niederohmigen epitaktischen Halbleiterschicht, bietet den Vorteil gegenüber einer herkömmlichen van der Pauw-Messung, daß das P/w-Verhältnis ungeachtet der Schottky-Kontakt-Übergänge an den aufgesetzten Meßspitzen an Jedem beliebigen Ort des mittleren Probenbereichs bestimmt werden kann. Geometriebedingte Korrekturfaktoren sind erst dann erforderlich, wenn die Prufspitzen sehr nahe an den Randbereich herangeführt werden. Aussagen über die Homogenität einer dünnen Halbleiterschicht können somit - im Gegensatz zu einer integralen van der Pauw-Messung - erhalten werden.The described method for area-by-area scanning of the surface a thin, semiconducting disk or especially a thin one in comparison to the substrate underneath, low-resistance epitaxial semiconductor layer, offers the advantage over a conventional van der Pauw measurement that the P / w ratio regardless of the Schottky contact junctions on the attached measuring tips on everyone any location of the central sample area can be determined. Geometry-related Correction factors are only required when the test tips are very close be brought up to the edge area. Statements about the homogeneity of a thin Semiconductor layer can thus - in contrast to an integral van der Pauw measurement - be preserved.

Einen weiteren Vorteil bietet die topographische Vermessung einer epitaktischen Schicht mit Schottky-Kontakt-Verhalten auf hochohmigem Substrat, wenn der spezifische Widerstand dieser Schicht bekannt ist. Das ist besonders dann von Interesse, wenn die elektrischen Eigenschaften der später aufzubringenden Halbleiterbauelemente wesentlich durch die Dicke der aktiven Halbleiterrchicht bestimmt werden.The topographical measurement of a epitaxial layer with Schottky contact behavior on high-resistance substrate, if the specific resistance of this layer is known. That is especially then of Interest when the electrical properties of the semiconductor components to be applied later are essentially determined by the thickness of the active semiconductor layer.

Claims

Measurement method for regionally determining the relationship between specific resistance and layer thickness of thin semiconductor layers with Schottky contact behavior (3) Claims measuring method for determining the relationship between specific Resistance and layer thickness w at any location of a thin disk-shaped Semiconductor sample or a thin doped epitaxial semiconductor layer high-resistance substrate, arranged by means of 4 on a circle with any radius Contact tips (A, B, C, D), when they are placed on the semiconductor, Schottky contact transitions arise because characterized in that before the measurement at the edge of the to be examined Semiconductor, a fifth ohmic auxiliary contact using known methods, e.g. through an alloy process, is applied that the measuring current in the following measurement fed in via this auxiliary contact (Q) and thus the otherwise unavoidable blocking effect one of two consecutive Schottky contact junctions in the measuring circuit is bypassed, and after measuring this ohmic auxiliary contact for the following Manufacturing processes can be etched off again (Fig. 1, Fig. 2).

2. Measuring method according to claim 1, characterized in that by Area-wise scanning of the sample about the ratio P obtained in each case provides a statement via w the homogeneity of the semiconductor layer to be analyzed is obtained.

3. Measuring method according to claim 1 and 2, characterized in that if the specific resistance of the layer to be analyzed is known, a non-destructive one topographical measurement of an epitaxial semiconductor layer with Schottky contact behavior is carried out on a high-resistance substrate.