Методы измерения удельного сопротивления и типа полупроводников

В полупроводниковой и микроэлектронной промышленности часто возникает необходимость в измерении удельного сопротивления полупроводников – отношения напряженности поля в равномерно легированном полупроводнике (или веществе) к плотности тока в нем. Единица измерения объемного удельного сопротивления - Ом·м. Обычно различают поверхностное и объемное сопротивления (поверхностное сопротивление измеряется в Омах).

Для измерения объемного удельного сопротивления наиболее часто используют 4-точечную (4-зондовую) измерительную схему, представленную на рис. 1.

Рис. 1. Стандартная 4-точечная схема измерения объемного удельного сопротивления

Удельное сопротивление в общем случае вычисляется по формуле:

где I – ток, заданный во внешние зажимы, V- измеренное на внутренних зажимах напряжение, t – расстояние между точками (в см) и k – поправочный коэффициент, учитывающий геометрию образца, его размеры и толщину.

Фирма Keithley выпускает измерительную головку (опцию) 8009, которая может подключаться к измерительным приборам (в частности, к мультиметрам). При использовании образцов стандартного размера она рекомендует измерительные схемы, представленные на рис. 2. В качестве источника напряжения и измерителя тока (пикоамперметра) используется прибор 6517A. На рис. 2 приведены формулы для расчета поверхностного и объемного удельных сопротивлений.

Рис.2. Измерительные схемы для измерения удельного поверхностного (а) и объемного (б) сопротивлений, рекомендуемые фирмой Keithley

Размеры электродов измерительной головки показаны на рис. 3. Эти размеры стандартизированы и обеспечивают высокую точность измерений.

Рис. 3. Размеры электродов измерительной головки 8009 фирмы Keithley

Источник

А. А. Афонский, В. П. Дьяконов, Электронные измерения в нанотехнологиях и в микроэлектронике

Под ред. проф. В. П. Дьяконова, Москва, ДМК пресс, 2011