RU186972U1 - Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям - Google Patents

Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям Download PDF

Info

Publication number
RU186972U1
RU186972U1 RU2018112920U RU2018112920U RU186972U1 RU 186972 U1 RU186972 U1 RU 186972U1 RU 2018112920 U RU2018112920 U RU 2018112920U RU 2018112920 U RU2018112920 U RU 2018112920U RU 186972 U1 RU186972 U1 RU 186972U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ohmic contacts
contacts
resistivity
test structure
contact
Prior art date
Application number
RU2018112920U
Other languages
English (en)
Inventor
Рудиарий Борисович Бурлаков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского"
Priority to RU2018112920U priority Critical patent/RU186972U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU186972U1 publication Critical patent/RU186972U1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Использование: для измерения удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям содержит источник тока, измерители тока и напряжения, два зонда и тестовую структуру, имеющую омические контакты в виде дисков на фронтальной стороне полупроводниковой пластины толщиной, лежащей в интервале 100÷400 мкм, и сплошной тыльный омический контакт на ее обратной стороне, при этом тестовая структура содержит на ее фронтальной стороне, по крайней мере, два омических контакта с различными диаметрами, лежащими в интервале 40÷1040 мкм, и расположена на электропроводящем слое на стеклянном основании. Технической результат: обеспечение возможности повышения точности контроля удельного контактного сопротивления и исключение операции экстраполяции графиков при определении удельного контактного сопротивления. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности к области измерения удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям.
Известно устройство для измерения удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым пластинам, основанное на использовании метода Кокса-Стрека (см., например, 1) Сох R. Н., Strack Н. Ohmic contacts for GaAs devices // Solid-State Electronics. 1967. Vol. 10. P. 1213-1218; 2) Shepela A. The specific contact resistance of Pd2Si contacts on n- and p-Si // Solid-State Electronics. 1973. Vol. 16. P. 477-481; 3) Singh R. K. Low resistance ohmic contact to n-GaAs // MSAIJ. 2010. Vol. 6. Issue 1. P. 89-92). Устройство содержит источник тока, измерители тока и напряжения и тестовую структуру, содержащую несколько омических контактов в виде дисков с различными диаметрами на фронтальной стороне полупроводниковой пластины и сплошной тыльный контакт на ее обратной стороне [1, 2, 3]. Определение удельного контактного сопротивления ρK [Ом⋅см2] в этом устройстве выполняют путем измерения на различных фронтальных контактах полного сопротивления структуры фронтальный контакт-полупроводниковая пластина-тыльный контакт, включающего в себя сопротивления фронтального и тыльного контактов и сопротивление растекания в толще полупроводника. После этого, используя методы подбора формул (по кривым) (curve fitting methods), подбирают аппроксимирующую линейную функцию, с помощью которой определяют удельное контактное сопротивление ρK.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели и принятым за прототип является устройство для измерения удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым пластинам, описанное в статье: Shepela А. The specific contact resistance of Pd2Si contacts on n- and p-Si // Solid-State Electronics. 1973. Vol. 16. P. 477-481. Устройство содержит источник тока, измерители тока и напряжения и тестовую структуру, содержащую пять омических контактов в виде дисков с различными диаметрами (взятыми из интервалов 10÷50 мкм и 90÷152 мкм) на фронтальной стороне полупроводниковой пластины (с толщиной, лежащей в интервале 100÷500 мкм) и сплошной тыльный контакт на ее обратной стороне. Источник тока, а также измерители тока и напряжения соединены зондом с одним из фронтальных контактов, а другим зондом- со сплошным тыльным контактом на обратной стороне полупроводниковой пластины. Используя источник тока, измерители тока и напряжения, выполняют измерения на различных фронтальных контактах полного сопротивления структуры фронтальный контакт-полупроводниковая пластина-тыльный контакт, включающего в себя сопротивления фронтального и тыльного контактов и сопротивление растекания в толще полупроводника. Согласно [1], полное сопротивление Rt структуры фронтальный контакт-полупроводниковая пластина-тыльный контакт можно описать следующим выражением:
Figure 00000001
где ρK - удельное контактное сопротивление; ρ - удельное сопротивление полупроводника; d - диаметр фронтального контакта; h - толщина пластины полупроводника; R0 - сопротивление тыльного контакта; ƒ(d, h) - корректирующая функция, учитывающая нелинейную зависимость сопротивления полупроводника от толщины его слоя и диаметра контакта в результате растекания тока под фронтальным контактом:
Figure 00000002
Первое из слагаемых в формуле (1) отвечает за вклад контактного сопротивления RK=4ρk/πd2 в общее сопротивление Rt структуры, второе - за вклад сопротивления растекания.
Недостатком этого устройства является повышенная сложность тестовой структуры, обусловленную малыми диаметрами контактов на фронтальной стороне полупроводниковой пластины, что усложняет технологию изготовления тестовой структуры, а также необходимость использования методики реализации метода подбора формул (по кривым) при определении удельного контактного сопротивления ρK, что ограничивает использование метода Кокса-Стрека.
Технической задачей заявляемого решения является упрощение изготовления тестовой структуры устройства за счет увеличения диаметров контактов на фронтальной стороне полупроводниковой пластины и расширение функциональных возможностей за счет использования метода Кокса-Стрека.
Техническим результатом заявляемого решения является повышение точности контроля удельного контактного сопротивления омических контактов и исключение операции экстраполяции графиков при определении при определении ρK.
Указанный технический результат достигается тем, что предложено устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям, содержащее источник тока, измерители тока и напряжения, два зонда и тестовую структуру, имеющую омические контакты в виде дисков на фронтальной стороне полупроводниковой пластины толщиной, лежащей в интервале 100÷400 мкм, и сплошной тыльный омический контакт на ее обратной стороне, тестовая структура содержит на ее фронтальной стороне, по крайней мере, два омических контакта с различными диаметрами, лежащими в интервале 40÷1040 мкм, и расположена на электропроводящем слое на стеклянном основании.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
На фиг. 1 показано заявляемое устройство, содержащее источник тока, измерители тока и напряжения, два зонда, стеклянное основание с электропроводящим слоем и тестовую структуру, имеющую омические контакты в виде дисков на фронтальной стороне полупроводниковой пластины и сплошной тыльный контакт на ее обратной стороне.
На фиг. 2 представлены графики зависимостей отношения RK/Rt от диаметра фронтального контакта d (графики рассчитаны для омических контактов с удельным сопротивлением ρK=0,001 Ом⋅см2 по формулам (1) и (2) для полупроводниковых пластин с толщинами 100, 200 и 400 мкм, имеющих удельное сопротивление ρ=0,1 Ом⋅см, при этом в формуле (1) пренебрегли малой величиной R0).
Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям содержит источник тока 1, измерители тока 2 и напряжения 3, зонды 4 и 5 и тестовую структуру, которая имеет омические контакты 6 и 7 в виде дисков с различными диаметрами, лежащими в интервале 40÷1040 мкм, на фронтальной стороне полупроводниковой пластины 8 с толщиной, лежащей в интервале 100÷400 мкм, и сплошной тыльный омический контакт 9 на ее обратной стороне, при этом тыльный контакт 9 соединен с электропроводящим слоем 10 на стеклянном основании 11 (фиг. 1). Последовательно соединенные источник тока 1 и измеритель тока 2, а также измеритель напряжения 3 подключены с помощью зонда 4 к одному из двух фронтальных контактов 6, а с помощью зонда 5 - к электропроводящему слою 10 на стеклянном основании 11.
В первом примере выполнения заявляемого устройства для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям тестовую структуру выполняют из пластины кремния (толщиной 400 мкм) р-типа проводимости с удельным сопротивлением ρ=1 Ом⋅см, на тыльную сторону которой осаждают тонкую пленку алюминия толщиной 0,4 мкм в вакууме при давлении остаточных газов (5-6)*10-6 мм рт. ст. Затем загружают полупроводниковую пластину 8 в маску с двумя отверстиями с различными диаметрами, лежащими в интервале 480-1040 мкм, и осаждают локально пленку алюминия толщиной 0,4 мкм на фронтальную сторону пластины 8 в вакууме при давлении остаточных газов (5-6)*10-6 мм рт. ст. После этого вжигают пленки алюминия в пластину 8 кремния в вакууме при давлении остаточных газов (5-6)*10-6 мм рт. ст. и температуре пластины кремния 500°С в течение 20 минут. Вжигание алюминия в р-кремний приводит к формированию омических фронтальных контактов 6 и 7 и омического тыльного контакта 9. Время изготовления этих контактов тестового устройства в этом примере выполнения заявляемого устройства, т.е. проведения двух операций термовакуумного напыления алюминия и его вжигания в p-кремний, составляет 1,5 часа. Электропроводящий слой 10 на стеклянном основании 11 выполняют путем последовательного вакуумного осаждения на стеклянное основание 11 сначала пленки хрома толщиной 0,02÷0,05 мкм, а затем пленки золота толщиной 0,1÷0,2 мкм в вакууме при давлении остаточных газов (5-6)*10-6 мм рт. ст. и температуре стеклянной подложки 120°С.
Во втором примере выполнения заявляемого устройства для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям тестовую структуру выполняют из пластины кремния (толщиной 400 мкм) p-типа проводимости с удельным сопротивлением ρ=0,1 Ом⋅см, на тыльную сторону которой осаждают тонкую пленку алюминия толщиной 0,4 мкм в вакууме при давлении остаточных газов (5-6)*10-6 мм рт. ст. Затем осаждают пленку алюминия толщиной 0,4 мкм на фронтальную сторону пластины 8 в вакууме при давлении остаточных газов (5-6)*10-6 мм рт. ст., и методом фотолитографии формируют из этой пленки два фронтальных контакта 6 и 7 с различными диаметрами, лежащими в интервале 40-400 мкм. После этого вжигают пленки алюминия в пластину 8 кремния в вакууме при давлении остаточных газов (5-6)*10-6 мм рт. ст. и температуре 500°С в течение 20 минут. Вжигание алюминия в р-кремний приводит к формированию омических фронтальных контактов 6 и 7 и омического тыльного контакта 9. Электропроводящий слой 10 на стеклянном основании 11 выполняют путем последовательного вакуумного осаждения на стеклянное основание 11 сначала пленки хрома толщиной 0,02÷0,05 мкм, а затем пленки серебра толщиной 0,3÷0,4 мкм в вакууме при давлении остаточных газов (5-6)*10-6 мм рт. ст. и температуре стеклянной подложки 120°С.
Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям работает следующим образом. При соприкосновении зонда 4 с поверхностью одного из фронтальных контактов 6 (с диаметром d2) и зонда 7 с поверхностью электропроводящего слоя 10 на стеклянном основании 11, через тестовую структуру протекает ток I2, величину которого измеряют измерителем тока 2. Измерив на зондах 4 и 5 (измерителем напряжения 3) падение напряжения V2, рассчитывают полное сопротивление Rt2 тестовой структуры по формуле: Rt2=V2/I2. После этого зонд 4 устанавливают на фронтальный контакт 7 (с диаметром d1) и аналогичным образом измеряют величины тока I1 и падения напряжения V1 и рассчитывают полное сопротивление Rt1 по формуле: Rt1=V1/I1. Используя полученные значения Rt1 и Rt2, рассчитывают удельное контактное сопротивление ρK по формуле, которую получают следующим образом.
Согласно формуле (1), для полных сопротивлений Rt1 и Rt2 фронтальных контактов с диаметрами, соответственно, d1 и d2 (d1≠d2) можно записать соотношения:
Figure 00000003
Figure 00000004
где
Figure 00000005
и
Figure 00000006
- площади фронтальных контактов с диаметрами d1 и d2 соответственно, ƒ1(d1, h) и ƒ2(d2, h) - корректирующие функции для этих контактов, рассчитываемые по формуле (2) для заданных значений h, d1 и d2 соответственно.
Если d1<d2, то вычитание формулы (4) из формулы (3) дает соотношение:
Figure 00000007
Из соотношения (5) следует формула для расчета удельного контактного сопротивления ρK:
Figure 00000008
где Rt1 и Rt2 - измеренные полные сопротивления фронтальных контактов с диаметрами, соответственно, d1 и d2 (d1≠d2); SK1 и SK2 - площади этих контактов; ρ - известное удельное сопротивление полупроводника; ƒ1(d1, h) и ƒ2(d2, h) - корректирующие функции для фронтальных контактов с диаметрами, соответственно, d1 и d2 (d1≠d2), рассчитываемые по формуле (2) для заданных значений h, d1 и d2 соответственно.
Процесс контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям существенно облегчается при использовании расчетных данных, касающихся контактного RK и полного Rt сопротивлений (а также их отношений RK/Rt) тестовой структуры с различными диаметрами фронтальных контактов и с различной толщиной полупроводниковой пластины 8, имеющей различные значения удельного сопротивления.
В таблице 1 приведены данные о контактном Rk и полном Rt сопротивления тестовой структуры с различными диаметрами фронтальных контактов и с различной толщиной полупроводниковой пластины, имеющей удельное сопротивление
ρ=1,0 Ом*см (ρk=0,01 Ом*см2)
В таблице 2 приведены данные о контактном Rk и полном Rt сопротивления тестовой структуры с различными диаметрами фронтальных контактов и с различной толщиной полупроводниковой пластины, имеющей удельное сопротивление
ρ=0,1 Ом*см (ρk=0,001 Ом*см2)
Figure 00000009
Figure 00000010
Из приведенных в таблицах 1 и 2 данных следует, что величина ожидаемого в эксперименте полного сопротивления R, тестовой структуры с различными толщинами полупроводниковой пластины очень сильно уменьшается при увеличении диаметра d фронтального контакта, что обусловлено сильным уменьшением как контактного сопротивления RK, так и сопротивления растекания ρ⋅ƒ(d, h) с ростом диаметра d фронтального контакта. При этом, как это видно из фиг. 2, вклад контактного сопротивления RK в полное сопротивление Rt тестовой структуры наибольший при значениях диаметра d фронтального контакта, лежащих в интервале 40÷1040 мкм. Более высокий вклад контактного сопротивления RK в полное сопротивление Rt тестовой структуры, а также более высокие значения полного сопротивления Rt тестовой структуры при значениях диаметра d фронтального контакта, лежащих в интервале 40÷1040 мкм, способствуют более эффективному процессу контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым пластинам. В свою очередь расположение тестовой структуры на электропроводящем слое на плоском полированном стеклянном основании обеспечивает низкоомное соединение электрического зонда (контактирующего с электропроводящим слоем) с тыльным контактом тестовой структуры и уменьшает вероятность повреждения (ломки) тонких полупроводниковых пластин при проведении контроля удельного сопротивления омических контактов к тонким полупроводниковым пластинам. Кроме этого применение, по крайней мере, только двух фронтальных омических контактов для измерения полных сопротивлений Rt1 и Rt2 этих контактов и последующий расчет удельного контактного сопротивления ρK на основе использования этих величин позволяет исключить операцию экстраполяции графиков при определении ρK.
Таким образом, решается техническая задача упрощение изготовления тестовой структуры устройства и расширение функциональных возможностей за счет использования метода Кокса-Стрека.

Claims (1)

  1. Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям, содержащее источник тока, измерители тока и напряжения, два зонда и тестовую структуру, имеющую омические контакты в виде дисков на фронтальной стороне полупроводниковой пластины толщиной, лежащей в интервале 100÷400 мкм, и сплошной тыльный омический контакт на ее обратной стороне, отличающееся тем, что тестовая структура содержит на ее фронтальной стороне, по крайней мере, два омических контакта с различными диаметрами, лежащими в интервале 40÷1040 мкм, и расположена на электропроводящем слое на стеклянном основании.
RU2018112920U 2018-04-09 2018-04-09 Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям RU186972U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112920U RU186972U1 (ru) 2018-04-09 2018-04-09 Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112920U RU186972U1 (ru) 2018-04-09 2018-04-09 Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU186972U1 true RU186972U1 (ru) 2019-02-12

Family

ID=65442126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018112920U RU186972U1 (ru) 2018-04-09 2018-04-09 Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU186972U1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725105C1 (ru) * 2019-12-27 2020-06-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Способ измерения переходного контактного сопротивления омического контакта
RU2769095C1 (ru) * 2020-12-14 2022-03-28 Публичное акционерное общество "Газпром" Измеритель вариаций электропроводимости

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3487301A (en) * 1968-03-04 1969-12-30 Ibm Measurement of semiconductor resistivity profiles by measuring voltages,calculating apparent resistivities and applying correction factors
RU2006984C1 (ru) * 1990-09-27 1994-01-30 Институт физики полупроводников СО РАН Способ отбраковки полупроводниковых структур на полуизолирующих подложках по степени проявления эффекта обратного управления
GB2307345A (en) * 1993-03-02 1997-05-21 Samsung Electronics Co Ltd Semiconductor device contact structure
US9201094B2 (en) * 2012-12-10 2015-12-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wafer examination device and wafer examination method
JP6045842B2 (ja) * 2012-07-31 2016-12-14 株式会社国際電気セミコンダクターサービス 抵抗率測定装置および方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3487301A (en) * 1968-03-04 1969-12-30 Ibm Measurement of semiconductor resistivity profiles by measuring voltages,calculating apparent resistivities and applying correction factors
RU2006984C1 (ru) * 1990-09-27 1994-01-30 Институт физики полупроводников СО РАН Способ отбраковки полупроводниковых структур на полуизолирующих подложках по степени проявления эффекта обратного управления
GB2307345A (en) * 1993-03-02 1997-05-21 Samsung Electronics Co Ltd Semiconductor device contact structure
JP6045842B2 (ja) * 2012-07-31 2016-12-14 株式会社国際電気セミコンダクターサービス 抵抗率測定装置および方法
US9201094B2 (en) * 2012-12-10 2015-12-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Wafer examination device and wafer examination method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725105C1 (ru) * 2019-12-27 2020-06-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Способ измерения переходного контактного сопротивления омического контакта
RU2769095C1 (ru) * 2020-12-14 2022-03-28 Публичное акционерное общество "Газпром" Измеритель вариаций электропроводимости

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU186972U1 (ru) Устройство для контроля удельного сопротивления омических контактов к полупроводниковым слоям
TW506942B (en) Gas sensor and fabrication method thereof
CN102914560A (zh) 一种测量薄膜热电性能参数的装置和方法
CN106768493A (zh) 一种串联供电的薄膜热阻式热流传感器
CN108169279A (zh) 一种基于vo2薄膜的薄膜热导率测量装置及方法
WO2018176549A1 (zh) 气敏电阻的制造方法及使用该方法制造的气体传感器
CN106684008B (zh) 半导体器件的可靠性测试结构及其测试方法
CN101620192A (zh) 一种用于测量薄膜导热率的测试结构
CN109444551B (zh) 半导体方块电阻的测试方法及测试电路
JP2010529471A (ja) 純抵抗性物質の層のしきい値厚さを測定するための方法、それを実行するための装置、および該装置の排気管における使用
Vandamme Characterization of contact interface, film sheet resistance and 1/f noise with circular contacts
CN110455429A (zh) 一种利用磁隧道结瞬时测量温度的装置及方法
CN205810498U (zh) 分流电阻器
JP2006514278A5 (ru)
CN103713013B (zh) 测试管状材料轴向导热系数的装置
CN110196115A (zh) 一种利用磁隧道结磁电阻测量温度的方法
RU166138U1 (ru) Устройство для контроля поверхностного сопротивления металлических пленок
CN107887291A (zh) 连接通孔的电迁移寿命时间测试装置及其测试方法
CN110220608A (zh) 一种利用磁隧道结参考层矫顽场测量温度的方法
JP2007040917A (ja) 温度測定方法及びその装置
CN110617894B (zh) 一种集成电路中金属线温度测量方法
RU2725105C1 (ru) Способ измерения переходного контактного сопротивления омического контакта
CN219303681U (zh) 集成温度监测结构的红外探测器
CN108152699A (zh) 接触孔的电迁移寿命时间测试装置及其测试方法
CN110375871A (zh) 基于温差电效应的表面温度测量方法