PL98188B1 - Uklad do pomiaru rezystywnosci materialow polprzewodnikowych - Google Patents

Description

***--'.ii Iw*h Int. Cl2. G01R 31/26 MKP G01r 31/26 Twórcywynalazku: Edward Stolarski, Wieslaw Chrósciak Uprawniony z patentu: Instytut Technologii Elektronowej Warszawa (Polska)* Uklad do pomiaru rezystywnosci materialów pólprzewodnikowych Przedmiotem wynalazku jest uklad do pomiaru rezystywnosci materialów pólprzewodnikowych.

Znane dotychczas urzadzenia, sluzace do pomiaru rezystywnosci materialów pólprzewodnikowych, wykorzystuja sonde czteroostrzowa zasilana pradem stalym. Znane jest równiez, na przyklad z opisu patentowego ZSRR nr 476525, zastosowanie jako zródla napiecia generatora malej czestotliwosci o niesymetrycznym wyjsciu, ale podlaczonego jedynie do sondy dwuostrzowej.

Podczas pomiaru pradem stalym sonda czteroostrzowa ostrza sondy sa docisniete do powierzchni badanego materialu pólprzewodnikowego. Przez dwa ostrza zewnetrzne i badany material pólprzewodnikowy przeplywa prad staly o okreslonej wartosci. Wywoluje on powstanie miedzy dwoma ostrzami wewnetrznymi sondy stalego •spadku napiecia. Wielkosc tego spadku napiecia jest okreslana za pomoca kompensatora napiecia stalego dolaczonego do wspomnianych ostrzy.

Stosowanie opisanego urzadzenia stwarza niedogodnosci polegajace na powstaniu dodatkowych bledów pomiaru. Wywolane sa one po pierwsze — niesymetria elektryczna kontaktów: ostrze — pólprzewodnik, po drugie — wprowadzeniem do próbki dodatkowych nosników ladunku przy porlnarze próbek o wysokiej rezystywnosci. Usuniecie wspomnianych niedogodnosci w urzadzeniu zasilanym pradem stalym czesciowo uzyskuje sie przez wykonanie pomiarów przy obu kierunkach przeplywu pradu stalego przez zewnetrzne ostrza sondy oraz dodatkowe szlifowanie powierzchni próbki. Pierwsze prowadzi do znacznego zwiekszenia pracochlonnosci pomiarów, zas drugie do znacznej zmiany rezystywnosci warstwy powierzchniowej, która podlega pomiarowi.

W ukladzie wedlug wynalazku generator malej czestotliwosci o niesymetrycznym wyjscu jest polaczony z zewnetrznymi ostrzami Npradowymi sondy przez transformator A rezystory. Do jednego z rezystorów podlaczony jest miliwoltomierz. W celu zachowania symetrii obwodu zasilania do jednego z rezystorów podlaczony jest równiez kondensator o pojemnosci równej pojemnosci powstalej w wyniku podlaczenia miliwoltomierza. Selektywny nanowoltomierz do pomiaru spadku napiecia na wewnetrznych ostrzach sondy2 98 188 polaczony jest z wyjsciem wzmacniacza, którego symetryczne wejscie polaczone jest z sonda. Do nanowoltomierza podlaczony jest oscyloskop.

Korzystnie jest, jesli ostrza napieciowe sondy, zamocowane mechanicznie we wkladce, polaczone sa elektrycznie z wewnetrznymi bolcami gniazd koncentrycznych, zamocowanych w obudowie sondy.

Zaleta ukladu jest wyeliminowanie wplywu prostowania w obszarze styku ostrze — powierzchnia plytki pólprzewodnikowej w wyniku zastosowania zasilania pradem zmiennym oraz wyeliminowanie wplywu potencjalów kontaktowych. Przez wykorzystanie mozliwosci latwego wzmacniania napiec zmiennych, uklad umozliwia pomiar plytek pólprzwodnikowych nawet o bardzo duzej rezystywnosci. Zatem nie jest wymagane ani powtarzanie pomiarów, ani dodatkowa obróbka powierzchni próbek, a uzyskane wyniki pomiarów odznaczaja sie duza dokladnoscia.

Wynalazek jest objasniony na przykladzie wykonania uwidocznionym na rysunku, którego fig. 1 przedstawia schemat ukladu pomiarowego, fig. 2 —widok z przodu sondy czteroostrzowej z wykrojonym fragmentem ukazujacym szczególy konstrukcyjne.

Generator malej czestotliwosci 1 owyjsciu niesymetrycznym polaczony jest z zewnetrznymi ostrzami 01 i 04 sondy 5 poprzez transformator 2 i uklad rezystorów R1, R2, R3 i R4, przy czym kazda z dwóch galezi laczacych transformator 2 z ostrzami zawiera po dwa rezystory. Do wzorcowego rezystora R4 podlaczony jest miliwoltomierz 3, który pozwala okreslic prad w obwodzie zasilania.

W celu zachowania symetrii obwodu zasilania rezystancja rezystorów R1 i R3 równa sie rezystancji rezystorów R2 i R4, a do rezystora R2 podlaczony jest równolegle kondensator C1 O pojemnosci równej pojemnosci wejsciowej miliwoltomierza 3 powiekszonej o pojemnosci przewodów doprowadzajacych.

W obwodzie pomiaru spadku napiecia na plytce ostrza napieciowe 02 i 03 sondy 5 sa polaczone za posrednictwem gniazd wspólosiowych 11 i ekranowanych kabli wspólosiowych z symetrycznym wejsciem wzmacniacza 6. Przewód wewnetrzny kabla wspólosiowego jest polaczony z przewodem 10 gniazda 11. Do wyjscia wzmacniacza 6 dolaczony jest nanowoltomierz selektywny 7 a do niego z kolei osyloskop 8. Przy dociskaniu ostrzy sondy 01,02,03 i 04 zamontowanych we wkladce 13 do plytki pólprzewodnika przez plytke o izolowanym podlozu plynie prad. Natezenie pradu uwarunkowane jest napieciem na wyjsciu transformatora 2 oraz rezystancjami rezystorów R1, R2, R3 i R4. Jest ono okreslane za pomoca miliwoltomierza 3 poprzez pomiar spadku napiecia na rezystorze R4 o znanej wartosci. Wywolany przeplywem pradu spadek napiecia na plytce pomiedzy ostrzami 02 i 03 jest wzmacniany przez wzmacniacz 6 z wejsciem symetrycznym i odczytywany na mierniku nanowo Itomierza selektywnego 7. Jest on propocjonalny do rezystywnosci badanej plytki 4.

Rezystywnosc oblicza sie ze znanych wzorów, w których wspólczynnik proporcjonalnosci jest funkcja rozstawu ostrzy sondy, grubosci próbki, miejsca polozenia ostrzy sondy na powierzchni próbki, rodzaju podloza, na którym spoczywa badana próbka itp. Oscyloskop 8, dolaczony do nanowoltomierza 7, sluzy do obserwacji ksztaltu fali napiecia pomiedzy ostrzami wewnetrznymi 02 i 03 sondy 5, co pozwala stwierdzic brak kontaktu prostujacego: ostrza sondy — plytka pólprzewodnikowa, bedacego kryterium prawidlowego pomiaru.

Dla zmniejszenia do minimum szkodliwego wplywu pojemnosci, która powstaje pomiedzy doprowadzeniami 9 ostrzy wewnetrznych 02 i 03 a obudowa 12 sondy 5, polaczenie ostrzy przewodami zewnetrznymi ze wzmacniaczem 6 jest uzyskane za pomoca gniazd koncentrycznych 11 umieszczonych trwale w obudowie 12.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Uklad do pomiaru rezystywnosci materialów pólprzewodnikowych wykorzystujacy sonde czteroostrzo- wa, zródlo napiecia zasilania w postaci generatora malej czestotliwosci owyjsciu niesymetrycznym polaczone z pradowymi ostrzami sondy oraz miernik do pomiaru spadku napiecia na plytce pólprzewodnikowej miedzy napieciowymi ostrzami sondy, znamienny tym,, ze generator (1) jest polaczony z pradowymi ostrzami (01 i 04) sondy (5) poprzez transformator (2), którego koncówki uzwojenia wtórnego polaczone sa z ostrzami pradowymi sondy kazda poprzez dwa rezystory (R1 i R3) oraz (R2 i R4), przy czym do jednego z rezystorów (R4) polaczonych z jednym z ostrzy (04) pradowych podlaczony jest równolegle miliwoltomierz (3), a do drugiego z rezystorów (R3) polaczonych z drugim z ostrzy (01) pradowych — kondensator (C1), natomiast sele¬ ktywny nanowoltomierz (7) do pomiaru spadku napiecia na plytce (4) miedzy napieciowymi ostrzami (02 i 03) sondy (5) i polaczony jest z wyjsciem wzmacniacza (6), którego symetryczne wejscie polaczone jest przewodami ekranowymi ze wspólosiowymi gniazdami sondy (5), a do nanowoltomierza (7) podlaczony jest oscyloskop (8).

2. Uklad wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze ostrza napieciowe (02 i 03) sondy (5), zamocowane mechanicznie we wkladce (13), sa polaczone elektrycznymi przewodami (9) z zewnetrznymi bolcami (10) gniazd koncentrycznych (11) zamocowanych bezposrednio w obudowie (12) sondy (5).98 188 GO s. vx> lr» li h'l*-'M css I I H 1 I Ol --. 3, i NYAAN, ^i u.98 188 Fi3.Z Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl