Rozprzestrzeniania się oporności Profilowanie - Spreading resistance profiling
Rozprzestrzenianie profilowania odporności (SRP), znany również jako rozprzestrzenianie analizy odporność (SPB) to technika stosowana do analizy rezystancję w funkcji głębokości w półprzewodnikach . Urządzeń półprzewodnikowych zależy od rozkładu nośników ( elektronów i dziur ) w ich konstrukcji w celu zapewnienia pożądanej jakości. Stężenie nośnik (który może się zmieniać nawet o dziesięć rzędów wielkości ) można wywnioskować z profilem oporności dostarczonych przez SRP.
Zawartość
Historia
Podstawowym związek jest zwykle przypisywane James Clerk Maxwell (1831/79). 1962, Robert Mazur (patent USA 3628137) i Dickeya opracowany praktyczny system 2 sondą przy użyciu pary ważonych osmu igieł.
W 1970 Stałe Pomiary państwowe powstała odporność na rozprzestrzenianie się producenci narzędzi i profilowania w 1974 Solecon Labs powstała w celu zapewnienia odporności na rozprzestrzenianie usługi profilowania. W 1980 roku opracowano Dickeya praktyczny sposób określania p lub typu n, przy użyciu narzędzia rozpraszającego rezystancji. Ulepszenia w dalszym ciągu, ale zostały zakwestionowane przez coraz kurczących wymiarów urządzeń cyfrowych state-of-the-art. Płytkich struktur (<1 um głęboko), zmniejszenie dane jest skomplikowane. Niektóre z tych czynników przyczyniających się do redukcji danych jest Dickeya Schumann i Gardner, Choo i in. Berkowitz i Lux, Evans i Donovan, Peissens et al. Hu, Albers i Casel i Jorke.
Teoria operacji
Jeśli napięcie jest przyłożone pomiędzy dwiema końcówkami sondy zapewniające kontakt elektryczny do nieskończonej płyty, napotkany opór wewnątrz płyty jest , gdy:
- Jest to wartość zmierzona omów
- (Rho) to rezystancja od płyty w om-cm,
- jest promieniem powierzchni styku w cm.
Większość odporności występuje bardzo blisko do kontaktu elektrycznego umożliwiający lokalny opór właściwy do ustalenia. Sondy wytworzenia nieistotny sondy do odporności krzemu (prawie kontakt omowy ) na całej oporności zakresie zarówno dla typu p i typu n (bogaty w otworach i bogatych w elektrony, odpowiednio). Utrzymywanie odporność okablowania i odporność rozpraszającego w końcówek sondy do minimum, zmierzona rezystancja jest prawie wyłącznie z próbek krzemu co najmniej grubości. Przy pomocy standardów rezystywności kalibracji, może być określona w każdym wykrywanie przez parę sond.
Oprzyrządowanie
A Odchylenie od 5 mV jest przyłożone do końcówek sondy. Zmierzona rezystancja może wynosić od 1 ohm miliard omów. A „log R” wzmacniacz lub elektrometru służy do pomiaru rezystancji.
Mechaniczny
Nowoczesny SRP ma dwie węglik wolframu wskazówki sondy umieszczone około 20 um siebie. Każda końcówka jest zamontowany na łożysku kinematycznej zminimalizować „płukanie”. Sondy są obniżone bardzo delikatnie na skośną elementu krzemu lub germanu. Mimo, że ładowanie końcówek sondy może wynosić od 2 g., Ciśnienie jest powyżej jednego miliona funtów na cal kwadratowy (lub ~ paskali 10 g), co powoduje przemianę fazową zlokalizowaną w krzemie do „beta-cyna” wytwarzając prawie omowy kontakt . Pomiędzy każdym pomiarem czujniki są podniesione i indeksowane wstępnie określoną odległość w dół w fazie. Skosy są wytwarzane przez zamocowanie próbki w bloku kąt a mielenie stożkowe z typowo diamentu pasty 0,1- i 0,05-mikrometrów. Kąty stożkowe, dobrane, aby pasowały do głębokości zainteresowania, może być w zakresie od 0,001 do 0,2 ~ radianach. Należy stosować do wytwarzania gładkiej, płaskiej skos z minimalnym zaokrąglenia skosu krawędzi. (Patrz Figura 1)
granice wykrywalności
Zakres instrumentem jest zazwyczaj z jednego ohm do jednego miliarda omów. Jest to odpowiednie dla całego zakresu rezystywności w pojedynczego kryształu krzemu.
Kalibrowanie
Wzorce kalibracji zostały wyprodukowane przez NIST . Zestaw 16 standardów w zakresie od około 0,0006 cm om x 200 om x cm zostały wytworzone zarówno typu p i n i dla obu (100) i (111) orientacji kryształu. Wysoką oporność (powyżej 200 ohm-cm, a może przede 40000 om x cm) wartość oporności musi ekstrapolowane z krzywej kalibracyjnej.
Aplikacje
Narzędzie to jest wykorzystywane przede wszystkim do określania struktury dopingowych w półprzewodnikach krzemowych. Profile dokładny i przedstawiono na figurze 2.
alternatywne procesy
Spektrometria masowa wtórnej jonowej (SIMS) jest również bardzo przydatne dla domieszki profilowania. SIMS może zapewnić stężenie atomową w ciągu 3 lat lub w niektórych przypadkach, 4 dekad zakresu dynamicznego. SRP można określić stężenie nośną (aktywne elektrycznie domieszki) w więcej niż 8 lub 9 lat dynamicznego zakresu. Często techniki są bezpłatne, choć czasami konkurencyjne. Urządzenia do SIMS wydaje się być znacznie bardziej kosztowne w produkcji i eksploatacji. Podczas gdy opór ogranicza się do rozprzestrzeniania krzem, german i kilku innych półprzewodników, Simowie mogą profil stężenia atomową prawie wszystko w czymkolwiek. Sims większą rozdzielczość przestrzenną przydatnych profili ultra płytkie (<0,1 mikrometra), ale SRP jest wygodniejszy do głębszych struktur.
Referencje
Bibliografia
RG Mazur DH Dickeya, rozprzestrzeniająca Odporność Technika rezystywności krzemu , J. Electrochem. Soc., 113 , 255 (1966)
DH Dickey, Historia i status problemu redukcji danych w SRA , Proceedings of Trzeciej Międzynarodowej Konferencji na SSD i technologii układów scalonych, Ellwanger et al. , Red., Wydawnictwo przemysłu elektronicznego
MW Denhoff, dokładnego obliczenia rozprzestrzeniania Resistance , Journal of Physics D: Applied Physics, Volume 39, Number 9