Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz uklad do pomiaru rezystancji styku dwóch materialów.Pomiar rezystancji styku pomiedzy dwoma materialami stanowi istotne zagadnienie w proce¬ sie technologicznym produkcji przyrzadów pólprzewodnikowych oraz w praktyce laboratoryjnej gdzie zachodzi stala potrzeba szybkiego ustalenia jakosci kontaktu dwóch materialów.Pomiar wlasnosci styku dwóch materialów z rezystancja przejsciowa skupiona w obszarze kilku do kilkunastu mikronów jest bardzo trudny ze wzgledu na mala czulosc znanych metod.Dotychczas szeroko stosowane sa metody sondowe pomiaru rezystancji styku materialów, w których przez obydwa materialy przepuszcza sie prad elektryczny a przemieszczajac po powierzchni materialów sonde punktowa, wyznacza sie rozklad potencjalu wzdluz dlugosci obu materialów. Rezystancje styku materialów okresla sie ze skokupotencjalu na kontakcie materialów do wartosci plynacego pradu.Znane uklady na przyklad z pracy Ju. F. Sokolów, B. B. Elenkrug „Fizika i Technika poluprowadnikow" tom 7, str. 627 (1973) do realizacji powyzszego sposobu sa zaopatrzone w obwody elektryczne z sonda punktowa wzdluz obydwóch materialów.Sposób i uklad charakteryzuja sie mala czuloscia oraz niewielka dokladnoscia pomiaru, poniewaz na wynik pomiaru ma wplyw jakosc powierzchni materialu, cisnienie sondy na powierzchnie, geometria próbki i co sie z tym wiaze niejednokrotny rozplyw pradu.Istota sposobu pomiaru rezystancji styku dwóch materialów polega na tym, ze stykajace sie badane materialy wlacza sie w obwód regulowanego zródla pradu stalego, nastepnie przepuszcza¬ jac prad przez styk materialów mierzy sie sile termoelektryczna powstajaca miedzy stykiem tych materialów a wybranym punktem ich powierzchni. Dobierajac kierunek pradu reguluje sie tak jego wartosc aby sila termoelektryczna równala sie zeru. Nastepnie wyznacza sie rezystancje biorac za podstawe faktyczna wartosc pradu przy tym stanie zerowym i temperature materialów.Uklad do pomiaru rezystancji styku dwóch materialów ma dwa niezalezne obwody, obwód pradowy i obwód pomiarowy. Obwód pradowy sklada sie z dwóch stykajacych sie materialów wlaczonych do regulowanego zródla pradu sterowanego kluczem elektronicznym. Obwód pomia-2 125162 rowy to wskaznik sily termoelektrycznej zaopatrzony w dwie sondy, z których jedna jest wlaczona do styku dwóch materialów, a druga sonda do wybranego punktu na powierzchni tych materialów.Takisposób i uklad pomiarowy umozliwia bardzo szybkie i dokladne okreslenie wartosci rezystan¬ cji styku dwóch materialów, oraz jest latwy w obsludze.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony schematycznie w przykladowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad do pomiaru rezystancji styku dwóch materialów, fig. 2 — wykres zaleznosci ciepla Joule'a-Lenza i Peltiera w funkcji pradu, fig. 3 — zaleznosc róznicy temperatur w funkcji pradu, fig. 4 — zaleznosc pradu od czasu, a fig. 5 — zaleznosc sily termoelek¬ trycznej od czasu.Uklad do pomiaru rezystancji styku materialów wedlug wynalazku sklada sie z dwóch niezaleznych obwodów, obwodu pradowego A i obwodu pomiarowego B. Obwód pradowy A sklada sie z dwóch stykajacych sie materialów 1 i 2 wlaczonych do regulowanego zródla pradu 3, sterowanego kluczem elektronicznym 4. Obwód pomiarowy B sklada sie ze wskaznika sily termoe¬ lektrycznej 5 zaopatrzonego w dwie sondy 6 i 7, z których jedna 6 jest wlaczona do styku dwóch materialów 1 i 2 a druga 7 do wybranego punktu powierzchni tych materialów.Wyzej opisany uklad do pomiaru rezystancji styku dwóch materialów dziala w nastepujacy sposób. Prad z regulowanego zródla 3, sterowany impulsowo kluczem elektronicznym 4 jest podawany na uklad stykajacych sie materialów 1, 2. Nastepnie dobiera sie kierunek oraz reguluje wartosc pradu do momentu, w którym indykator sily termoelektrycznej 5 mierzacy poprzez sondy 6 i 7 róznice temperatur miedzy stykiem materialów 1, 2 a ich powierzchnia wskaze zero. Podsta¬ wiajac otrzymana wartosc pradu do wzoru (c) otrzymuje sie wartosc rezystancji styku dwóch materialów.Zasade pomiaru rezystancji przedstawiajaca wykresy na fig. 2-5, gdzie podane symbole oznaczaja: I2R — cieplo Joule'a-Lenza, III — cieplo Peltiera, Ti — temperature styku dwóch materialów, T2 — temperature powierzchni materialów, AT— róznice temperatur miedzy stykiem tych materialów a ich powierzchni, I — prad plynacy przez uklad dwóch materialów, i 1, i 2, i 3, io, i4, is — skokowe wartosci pradu plynacego przez uklad dwóch materialów, E — sile termoelektryczna, t — czas impulsu pradowego.Pomiar rezystancji styku dwóch materialów odbywa sie przy wykorzystaniu zjawisk fizy¬ cznych majacych miejsce na styku Ti dwóch róznych materialów 1 i 2 przy przeplywie przez niego pradu a mianowicie ciepla Joule'a-Lenza (I2Rs) oraz ciepla Peltiera (III0) co pokazano na fig. 2, którego wartosc jest dodatnia przy ogrzewaniu lub ujemna przy chlodzeniu w zaleznosci od kierunku przeplywu pradu przez styk materialów.Jak wynika z fig. 3 jesli ilosc ciepla wydzielonego I2oRi jest równa ilosci ciepla pochlonietego III0 to z bilansu cieplnego otrzymuje sie zaleznosc: I2oR.=ni0 (a) poniewaz n =(ai-a2)T2 (b) stad rezystancja styku R,=(ai—a2)T2/I0 (c) gdzie: ai, a2 — oznaczaja wspólczynniki Seebecka obydwu materialów, I0 — wartosc pradu, przy której sila termoelektryczna równa sie zero, Ri — rezystancje styku dwóch materialów, II — wspólczynnik Peltiera.We wzorze (c) wspólczynniki Seebecka a\9 <*2 charakteryzuja dane materialy a wartosc temperatury T2 w której bada sie rezystancje styku mierzy sie termometrem. Praktyczne okreslenie wartosci pradu Ic jest mozliwe dzieki zjawisku termoelekrycznemu.Ilosc ciepla wydzielonego Joule*a-Lenza i pochlonietego ciepla Peltiera na styku dwóch materialów 1 i 2 powoduje, ze zlacze w zaleznosci od wartosci przeplywajacego przez nie pradu (fig. 4) bedzie mialo rózna temperature Ti od temperatury T2 samego materialu, co spowoduje (fig. 5) pojawienie sie sily termoelektrycznej E = (om— a2)(Ti — T2) której wartosc okresla sie za pomoca indykatora 5. Kiedy ilosc ciepla Joule*a-Lenza i ciepla Peltiera II IDsa sobie równe co do wartosci a przeciwne co do znaku wtedy E = O, co jest podstawa okreslenia wartosci I<.125162 3 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób pomiaru rezystancji styku dwóch materialów przez wlaczenie dwóch materialów w obwód elektryczny regulowanego zródla pradu, znamienny tym, ze mierzy sie sile termoelektryczna pomiedzy stykiem tych materialów a wybranym punktem ich powierzchni oraz reguluje sie tak wartosc pradu aby sila termoelektryczna równala sie zeru, po czym wyznacza sie rezystancje biorac za podstawe faktyczna wartosc pradu przy tym stanie zerowym i temperature materialów. 2. Uklad do pomiaru rezystancji styku dwóch materialów skladajacy sie z obwodów elektry¬ cznych i sondy, znamienny tym, ze ma dwa niezalezne obwody, obwód pradowy (A) skladajacy sie z dwóch polaczonych materialów (1,2) wlaczonych do regulowanego zródla pradu (3) sterowanego kluczem elektronicznym (4), oraz obwód pomiarowy (B) skladajacy sie ze wskaznika sily termoe¬ lektrycznej (5) zaopatrzonego w dwie sondy (6, 7), z których jedna (6) jest wlaczona do styku materialów (1, 2), a druga (7) do wybranego punktu na powierzchni tych materialów.Fiq1125162 -II v Fiq2 PracowniaPoligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PLThe subject of the invention is a method and a system for measuring the contact resistance of two materials. Measurement of the contact resistance between two materials is an important issue in the technological process of the production of semiconductor devices and in laboratory practice where there is a constant need to quickly determine the quality of contact of two materials. The transient resistance concentrated in the area of a few to several microns is very difficult due to the low sensitivity of known methods. So far, probe methods for measuring the contact resistance of materials are widely used, in which an electric current is passed through both materials and a point probe moves across the surface of the materials, determines the distribution of potential along the length of both materials. The contact resistance of materials is determined from the potential jump on the contact of materials to the value of flowing current. Known systems, for example from Ju. F. Sokolów, BB Elenkrug "Fizika i Technika poluprowadnikow" vol. 7, p. 627 (1973) for the implementation of the above method are provided with electrical circuits with a point probe along both materials. The method and system are characterized by low sensitivity and low accuracy of measurement, The measurement result is influenced by the quality of the material surface, the pressure of the probe on the surface, the geometry of the sample and, consequently, the multiple flow of current. The essence of the method of measuring the contact resistance of two materials is that the contacting tested materials are included in the circuit of a regulated DC source then passing the current through the contact of the materials, the thermoelectric force arising between the contact of these materials and the selected point of their surface is measured. Choosing the direction of the current, its value is adjusted so that the thermoelectric force equals zero. this zero state and material temperature The system for measuring the contact resistance of two materials has two independent circuits, a current circuit and a measuring circuit. The current circuit consists of two contacting materials connected to a regulated current source controlled by an electronic key. The measuring circuit 125162 is a thermocouple gauge equipped with two probes, one of which is connected to the contact of two materials, and the other probe to a selected point on the surface of these materials. Such a method and measuring system enables a very quick and accurate determination of the resistance value The subject of the invention is schematically shown in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a system for measuring the contact resistance of two materials, Fig. 2 - a diagram of the relationship between the Joule-Lenz and Peltier heat in function of current, fig. 3 - dependence of the temperature difference as a function of current, fig. 4 - time dependence of current, and fig. 5 - dependence of thermoelectric force on time. According to the invention, the system for measuring the contact resistance of materials consists of two independent circuits , current circuit A and measuring circuit B. The current circuit A consists of two contacting materials 1 and 2 connected to a regulated source current 3, controlled by an electronic key 4. The measuring circuit B consists of a thermocouple 5 indicator equipped with two probes 6 and 7, one of which 6 is connected to the contact of two materials 1 and 2 and the other 7 to a selected point of the surfaces of these materials The above-described system for measuring the contact resistance of two materials works as follows. The current from the regulated source 3, controlled by impulse with the electronic key 4, is fed to the system of contacting materials 1, 2. Then the direction is selected and the value of the current is adjusted until the thermoelectric force indicator 5 measures the temperature difference between the contact of materials through probes 6 and 7 1, 2 and their surface will show zero. Substituting the obtained value of the current to the formula (c), the value of the contact resistance of the two materials is obtained. The principle of resistance measurement is presented in the graphs in Figs. 2-5, where the given symbols mean: I2R - Joule-Lenz heat, III - Peltier heat, Ti - temperature of the contact of two materials, T2 - temperature of the materials' surface, AT - temperature difference between the contact of these materials and their surface, I - current flowing through the system of two materials, i 1, i 2, i 3, io, i4, is - step values of the current flowing through the system of two materials, E - thermoelectric force, t - time of the current pulse. Measurement of the contact resistance of two materials takes place with the use of physical phenomena taking place at the contact Ti of two different materials 1 and 2 with the flow of current through it, namely Joule-Lenz heat (I2Rs) and Peltier heat (III0) as shown in Fig. 2, the value of which is positive when heating or negative when cooling depending on the direction of current flow through As it results from Fig. 3, if the amount of heat released I2oRi is equal to the amount of heat absorbed III0, then from the heat balance we get the relationship: I2oR. = ni0 (a) because n = (ai-a2) T2 (b) hence the resistance contact R, = (ai — a2) T2 / I0 (c) where: ai, a2 - mean Seebeck coefficients of both materials, I0 - current value at which the thermoelectric force equals zero, Ri - contact resistance of two materials, II - coefficient Peltier. In the formula (c), the Seebeck coefficients a \ 9 <* 2 characterize the given materials, and the temperature value T2 at which the contact resistance is tested is measured with a thermometer. The practical determination of the value of the current Ic is possible thanks to the thermoelectric phenomenon. The amount of Joule * a-Lenz heat released and the absorbed Peltier heat at the junction of two materials 1 and 2 causes that the junction, depending on the value of the current flowing through them (Fig. 4), will be different temperature Ti from the temperature T2 of the material itself, which will cause (Fig. 5) the appearance of the thermoelectric force E = (om— a2) (Ti - T2), the value of which is determined by the indicator 5. When the amount of Joule * a-Lenz heat and heat Peltier II IDs are equal in value and opposite in sign then E = O, which is the basis for determining the value of I <. 125 162 3 Claims 1. Method of measuring the contact resistance of two materials by including two materials in the electrical circuit of a regulated current source, characterized by the fact that the thermoelectric force between the contact of these materials and a selected point of their surface is measured and the current value is regulated so that the thermoelectric force equals zero, and then the resistances are determined taking as the basis the actual value of the current at this zero state and the temperature of the materials. 2. A system for measuring the contact resistance of two materials, consisting of electric circuits and a probe, characterized in that it has two independent circuits, a current circuit (A) consisting of two connected materials (1,2) connected to a regulated source of current ( 3) controlled by an electronic key (4), and the measuring circuit (B) consisting of a thermocouple indicator (5) equipped with two probes (6, 7), one of which (6) is connected to the contact of materials (1, 2), and the second (7) to a selected point on the surface of these materials. Fiq1125162 -II v Fiq2 PracowniaPoligraficzna UP PRL. Mintage 100 copies Price PLN 100 PL