NL9002749A - Werkwijze en inrichting voor weerstandsmetingen aan een halfgeleiderelement. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR WEERSTANDSMETINGEN AAN EEN HALFGELEIDERELEMENT

Een bekende techniek voor het meten aan een halfgeleiderelement heet "Spreading Resistance Probe" (SRP). Hierbij wordt een halfgeleiderelement afgeschuind en wordt telkens de weerstand tussen twee probepunten die op het oppervlak worden geplaatst gemeten. Deze probepunten of geleiders worden op een afstand van ongeveer 15 tot 50 μπι geplaatst. De afschuiningshoek bevind zich in het gebied van enkele minuten tot enkele graden. De geleiders worden over het afgeschuinde oppervlak gestapt met een stapgrootte van telkens 2,5 tot 5 Mm. Bij de SRP techniek kan de weerstandsmeting zowel met gelijkspanning als met wisselspanning plaatsvinden.

Een probleem hierbij is de spreiding in de contactweerstand tussen geleider en halfgeleiderelement. De punt van de geleider wordt nauwkeurig geschuurd, hetgeen soms dagen in beslag kan nemen, totdat de contactweerstand op een ijkmonster een vooraf bepaalde waarde bereikt. Zelfs na de tijdrovende ijking van de punten van de geleiders geeft de spreiding in de contactweerstand aanleiding tot onnauwkeurigheden in de metingen.

De onderhavige uitvinding beoogt een nieuwe werkwijze te verschaffen, waarbij de nauwkeurigheid van weerstandsmetingen aan een halfgeleiderelement aanzienlijk wordt verbeterd.

Daartoe verschaft de inrichting een werkwijze volgens de conclusie 1.

De voorkeursuitvoeringsvormen van de werkwijze (en de inrichting) volgens de onderhavige uitvinding zijn aangeduid in de onderconclusies.

Verdere details kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van de navolgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, met referentie naar de bijgevoegde tekening, waarin tonen :

Fig. 1 een grafiek van een stroom-spannings-karakteristiek die is gemeten aan een eerste halfgeleiderelement; en

Fig. 2 een grafiek van een stroom-spannings-karakteristiek die is gemeten aan een tweede halfgeleiderelement.

Fig. 1 en 2 zijn gemeten met behulp van een AFM-opstelling ("Atomic Force Microscopy"). Hierbij is een halfgeleiderelement driedimensionaal beweegbaar met piëzo-kristallen, waarvan een eerste de druk op afstand van een geleidende naald ten opzichte van het halfgeleiderelement instelt, terwijl twee anderen een beweging over het oppervlak van het halfgeleiderelement mogelijk maken. Een laserstraal wordt gericht op het contactpunt van de geleider en het halfgeleiderelement. De weerkaatsing van de laserstraal wordt opgevangen in een fotodio-de, waarbij de uitgang van de fotodiode naar eerstgenoemde piëzo-kristal is teruggekoppeld.

Bij de gemeten grafieken wordt gebruik gemaakt van een wolfraamdraad van 20 μη diameter die in een punt geknipt is. De kromme uit fig. 1 is gemeten aan een halfgeleiderelement met een relatief hoge resistivi-teit, ƒ « 4,7 D.cm. Door het aanleggen van een druk-kracht van constante waarde tussen de geleider en het halfgeleiderelement ontstaat een ongeveer lineaire stroomspanningskarakteristiek 11 bij negatieve spanning en 12 bij positieve spanning.

Fig. 2 toont metingen aan een substraat met een relatief kleinere resistiviteit / « 0,0084 n.cm. Verschillende metingen zijn met verschillende krommen in fig. 2 aangegeven en tonen een bij benadering lineair verband (13 resp. 14) , waarbij de hellingshoeken van de lijnen (13 en 14) , afhankelijk zijn van de aangelegde druk tussen geleider en halfgeleiderelement.

Door het aanleggen van de drukkracht tussen het halfgeleiderelement en de geleider dringt deze geleider door een dunne oxidelaag die in de praktijk vrijwel altijd aanwezig is op het halfgeleiderelement. De drukkracht kan zeer constant gehouden worden vanwege terugkoppeling naar het eerstgenoemde piëzo-kristal. Met behulp van de twee bovengenoemde piëzo-kristallen worden de geleiders over het oppervlak bewogen voor het meten van de weerstand of geleidbaarheid langs het schuine oppervlak, waarmede de weerstand op ver-schillende diepten in het halfgeleidersubstraat bekend wordt.

Een andere techniek die op nauwkeurige wijze gebruik maakt van de besturing van een geleider over een bijvoorbeeld halfgeleidend element is de zogeheten "Scanning Tunneling Microscopy", waarbij gebruik wordt gemaakt van de tunnelstroom tussen geleider en dat element voor het op constante afstand houden van de geleider ten opzichte van het oppervlak van dat element. De oxidelaag over het halfgeleiderelement kan hierbij een probleem vormen.

Claims (8)

1. Werkwijze voor het meten van de weerstand of geleidbaarheid tussen twee of meer geleiders die tegen een halfgeleiderelement worden geplaatst, waarbij om de contactweerstand tussen de geleiders en het element op een vooraf bepaalde waarde te brengen en te houden tijdens het meten, de geleiders op constante afstand en/of onder constante druk ten opzichte van het halfgeleiderelement wordt gehouden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 waarbij, de meting plaats vindt volgens de "Spreading Resistance Probe"-techniek (SRP).

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij gebruik gemaakt wordt van een AFM-opstelling ("Atomic Force Microscopy").

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de geleider uit wolfraam is vervaardigd.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij een wolfraamdraad van 20 μτα. diameter waaraan een punt was geknipt zoals dat bij STM-technieken ("Scanning Tunneling Microscopy") gebruikelijk is.

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een zodanige kracht tussen het element en de geleider wordt aangelegd, dat deze door de laag natuurlijk oxide op het element heendringt.

7. Werkwijze volgens conclusie 1 waarbij gebruik gemaakt wordt van een Scanning Tunneling Microscope (STM).

8. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies.