151129. lajstromszámú szabadalom • Mérési eljárás és mérőműszer félvezető, valamint egyéb kristályok és rétegek ellenállásának meghatározására
151129 mutatja. Vékony (<1 mm) kör alakú félvezető kristálylapon két ohmos kontaktust alkalmazunk. Az egyik kisméretű (0 < 1 mm) kontaktust a kristály középpontjában helyezzük el, a másik gyűrű alakú kontaktust a kristály hengeres palástfelületén annak teljes beborításával, vagy a kristály szélén vékony körúton lehet előállítani ismert módon, pl. réz, gyűrű alakjában. Ilyen kontaktusokat kémiai nikkel vagy arany felvitelével n-típusú félvezető kristályokon, pl. rhodium segítségével p-típusú kristályokon. A két ohmos kontaktus segítségével egyenvagy váltakozóáramot hajtunk át a kristályon. Megjegyezzük, hogy a kristály közepén elhelyezett kontaktus lehet nem ohmos tűkontaktus is egyenáram esetén. A kristály peremén elhelyezett nagykiterjedésű kontaktusnak azonban egyenletes ellenállású ohmos kontaktusnak kell lennie. Ilyen elrendezés mellett az áramfonalak radiálisak, az equipotenciális görbék, ill. felületek koncentrikus körök, ill, hengerek, az áramsűrűség a koncentrikus körök mentén állandó. A potenciál radiális eloszlásának mérésére két változtatható helyzetű tűkontaktus szolgál. A fajlagos ellenállás radiális eloszlását a következő formulával lehet számítani: V 2 nw Q, In r + d ohm cm ahol Qr a fajlagos ellenállás értéke a kristály középpontjából r sugár (r cm-egységekben), V a két tűelektródá között fellépő potenciálkülönbség, d a két tűelektródá távolsága (em-egységekben), w a kristály vastagsága (em-egységekben), R a kristály sugara (cm-egységekben), I a kristályon áthajtott áram. Az 1. ábrán vázolt elrendezés, nemcsak kristálylapok, hanem vékony filmek fajlagos ellenállásának meghatározására is alkalmas. Ilyen esetben a réteg kerületére körgyűrű alakban kell felvinni az ohmos kontaktust. Az elrendezés diffúziós rétegek vizsgálatára is alkalmas, ebben az esetben a gyűrű alakú "kontaktust nem okvetlenül kell a réteg peremén elhelyezni, lényeges azonban' hogy a gyűrű a központi kontaktussal koncentrikus legyen. A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló példaként! mérőműszer egyik lehetséges kiviteli alakját a 2. ábra oldalnézetben, míg a 3. ábra felülnézetben mutatja. A vékony 1 krístálylap két, egymásra merőleges irányú mozgást biztosító, 0,1 mm pontossággal beállítható 2, 3 szupporton helyezkedik el. A szupport forgatható és a 4 szögmérőskálával is él van látva. A kristályt 5 szigetelŐlapra helyezzük, helyzetét a hengerpalást felületéhez érintkező 2 db rugós 6 kontaktus rögzíti, melyek egyúttal áramhozzávezetésre is szolgálnak. Az áramhozzávezetés másik pontja a kristály középpontjához szorított, rugós 7 kontaktus, vagy tű. A potenciáleloszlás felvételére 2 db függő-5 leges irányban a 9 csavar útján mozgatható, rugós 8 tűkontaktus szolgál, mely a 10 szigetelőfoglalatban van elhelyezve. A két tűkontaktus lehet pl. rhodiumozott acéltű. Ezen két kontaktuson fellépő potenciálkülönbséget köm-10 penzátorral mérjük, vagy megfelelő érzékenységű, közvetlen leolvasó műszerrel határozzuk meg. A hordozó szupport megfelelő radiális és poláris beállításával a kristály feltérképezhető. 15 A mérési eljárást tovább fejlesztve, az alkalmas fotovezetés eloszlásának vizsgálatára is. Ebben az esetben a kristályt homogén fényforrással kell megvilágítani. Homogén megvilágítás olyan módon valósítható meg pl., 20 hogy a kristályt a vizsgált színképtartományban fényátengedő szigetelőlapra helyezzük és prizma segítségével alulról világítjuk meg a kristályon áthatoló sugárzással. Így pl. szilícium, germánium, GaAs és számos egyéb fél-25 vezető mellett, üveg vagy kvarc is alkalmazható, melyek 3—3,5 /i-ig átlátszók. Természetesen homogén megvilágítás más elrendezésekkel is megvalósítható. A kristály feltérképezése automatizálható az 30 említett műszernél a szupport automatikus előtolásával (radiális eloszlás), vagy forgatásával (poláris eloszlás), továbbá a kompenzátor helyett regisztráló műszer (kompenzográf) alkalmazásával. 35 A fentiekben leírt találmány szerinti eljárás nemcsak szilicium, germánium, valamint a periódusos rendszer III. és V. oszlopaiban szereplő elemek intermetallikus ötvözeteiből előállított kristályokra alkalmazható, hanem 40 ugyanezen anyagokból előállított vékony párologtatott vagy egyéb módon készített rétegek, valamint a kristályokon előállított ötvözött és diffúziós rétegek esetén is. A műszer további alkalmazási köre a periódusos rendszer II., VI. 45 fpl. CdS, ZnS, ZnSe, ZnS--CdS, stb.), továbbá IV—V. (pl. PbS, stb.), valamint az V—VI. (pl. Sb2S 3 stb.) oszlopaiban szereplő elemekből előállított kristályok, valamint kristályos és amorf fotovezető rétegek vizsgálata. 50 Az eljárásnál alkalmazandó kontaktusok anyaga, felviteli módja, továbbá az adott mérőműszernél megvalósítandó áramkörök méretezése mindenkor a vizsgálandó anyag fizikai jellemzőitől függ. 55 Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás vékony — célszerűen maximum 1 mm vastagságú — körkeresztmetszetű fél-60 vezető kristálylapok és vékony félvezető rétegek keresztmetszeti fajlagos ellenállás eloszlásának mérésére, azzal jellemezve, hogy a krístálylap palástján annak teljes felületét beborító, illetve a vizsgálandó vékony réteg 65 homloklapjának szélén —• célszerűen legfeljebb 2
