Микроволновой метод измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов

(КИП) удельного сопротивления, создание модели КИП, развитие метода описания преобразователя данной конструкции с учетом измеряемой полупроводниковой структуры, проведение измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов.

Одним из основных требований к методам промышленного контроля параметров полупроводников является возможность осуществления измерений без разрушения исследуемых пластин. Такие методы могут быть включены в технологический процесс изготовления полупроводникового материала на любом из его этапов.

параметров полупроводников;
- Исследование коаксиального измерительного преобразователя (КИП) с выступающим центральным проводником.

Тема работы формулируется как исследование неразрушающего метода измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов, обладающего высокой локальностью измерения в широком диапазоне рабочих частот.

с выступающим центральным проводником

КИП с выступающим центральным проводником, сохраняющий в качестве функции преобразования зависимость от удельного сопротивления коэффициента отражения преобразователя по мощности. В этом случае мощность, отраженная от контролируемой пластины, может в значительной степени перекрываться мощностью, отраженной от обрыва коаксиала.

коаксиальная линия, 2 – исследуемая полупроводниковая пластина, 3 – индуктивная петля связи, 4 – выходная коаксиальная линия
Рисунок 2 – Конструкция КИП с выступающим центральным проводником

В работе используется в качестве функции преобразования зависимость магнитного поля, наведенного токами, возбуждаемыми КИП в полупроводниковой пластине, от её удельного сопротивления. В технике СВЧ в качестве датчика магнитного поля обычно используется индуктивная петля.

полупроводника,
С0 – емкость воздушного зазора

Эквивалентная схема КИП

Полный СВЧ - ток, возбуждаемый в исследуемой пластине входной коаксиальной линией, создает магнитное поле в области выходной коаксиальной линии, где размещается индуктивная петля связи. В режиме квадратичного детектирования выходное напряжение на сопротивлении нагрузки СВЧ детектора, подключенного к выходной коаксиальной линии КИП, пропорционально мощности наведенного тока в индуктивной петле связи.

α, β неизвестные коэффициенты.

Расчет выходной характеристики КИП методом эквивалентных схем

Вводя обозначения

,

Получим

Выражение для выходного сигнала КИП содержит два неизвестных параметра А и ,

для определения которых необходимо проведение двух измерений на «эталонных» образцах. В случае измерения пластины из металла выражение (1) можно записать

(2)

(1)

коэффициентов K

Результаты расчета функции преобразования КИП

проводником

Функция преобразования КИП

2 - КИП с R1=0,5 мм
Рисунок 6 – Распределение удельного сопротивления в структуре с резким скачкообразным изменением ρ

преобразователя (ИП) удельного сопротивления, проведен выбор функции преобразования и способа регистрации выходного сигнала, создана модель коаксиального ИП, разработана методика измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов.
В результате анализа проведенных экспериментальных исследований локальности метода измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов показано, что величина её может достигать ~ 0,1 мм и, тем самым, соизмерима с размерами большинства дискретных элементов приборов микроэлектроники.