Лабораторная работа: Исследование удельного сопротивления полупроводников и тонких плёнок

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

Сибирский федеральный университет

Институт инженерной физики и радиоэлектроники

Кафедра приборостроение и наноэлектроники

Отчёт по лабораторной работе №4

По дисциплине «Радиоматериалы и радиокомпоненты»

Тема:

Исследование удельного сопротивления полупроводников и тонких плёнок

Красноярск 2021

Цели работы:

Изучение методов измерения удельного объемного и поверхностного сопротивления полупроводников и тонких плёнок;

Освоение четырёхзондового метода и измерение удельного сопротивления тонких проводящих пленок и промышленных полупроводниковых подложек;

Определение типа проводимости полупроводниковых подложек;

Умение рассчитать номиналы тонкопленочных резисторов ГИС.

Рисунок 1 - Схема измерения поверхностного и удельного сопротивлений четырёхзондовым методом: 1-4 - зонды; 5 - источник тока; 6 - пластина

Ход работы

Измеряем температуру в помещении: t = 19°С.

Проводим измерение удельного поверхностного сопротивления всех образцов и определяем тип электропроводности полупроводниковых подложек. Значения, измеренные для полупроводников, записываем в таблицу 1, для металлов и сплавов - в таблицу 2.

Измеряем толщину полупроводниковых пластин и записываем в таблицу 1.

Переводим удельное поверхностное сопротивление полупроводников в объемное по формуле:

(1)

Германий:

Кремний - 1:

Кремний - 2:

По вычисленному объемному сопротивлению определяем температурные коэффициенты и записываем в таблицу 1.

Приводим результаты измеренного удельного сопротивления полупроводниковых подложек к температуре 23°С по формуле (2) и записываем в таблицу 1.

(2)

Таблица 1

Измеренные и вычисленные значения для полупроводников

Записываем обозначение представленных полупроводниковых пластин в соответствии с ГОСТом и даем расшифровку.

Для кремния - 2:

ЭКДБ - 71,53 - 2 ак1 мс2 ГОСТ 19658-81

Первая буква “Э” обозначает эпитаксиальное наращивание, “К” - это кремний, “Д” - дырочный тип проводимости, “Б” - легированный бором.

“71,53” - удельное сопротивление Ом*см, цифра “2” - вторая группа, буква “а” - подгруппа а, “к1” - индекс, указывающий допускаемое отклонение диаметра, равное ±0,5 мм, индекс “м” указывает на кристаллографическую ориентация плоскости торцевого среза монокристаллического слитка кремния - (111) или (100), “с2” указывает на плотность микродефектов, выявляемых травлением, которое должно быть не более 3·105 см-2.

Для кремния - 1:

ЭКЭФ - 0,009 - 21бк2 мс2 ГОСТ 19658-81

Первая буква “Э” обозначает эпитаксиальное наращивание “К” - это кремний, “Э” - электронный тип проводимости, “Ф” - легирование фосфором.

“0,009” - удельное сопротивление Ом*см, цифра “21” - группа, буква “б” - подгруппа б, “к2” - индекс, указывающий допускаемое отклонение диаметра, равное ±0,1 мм, индекс “м” указывает на кристаллографическую ориентация плоскости торцевого среза монокристаллического слитка кремния - (111) или (100), “с2” указывает на плотность микродефектов, выявляемых травлением, которое должно быть не более 3·105 см-2.

Для германия:

ГД - 27,39 - б3 ГОСТ 16153-80

“Г” - германий, “Д” - дырочный тип проводимости, “27,39” - удельное сопротивление Ом*см, “б” - подгруппа по допускаемому относительному отклонению значений удельного электрического сопротивления торцов от номинального значения не более ±20%, “3” - подгруппа по плотности дислокаций не более 8·102 на см-2

Рассчитываем номиналы резисторов металлов и резистивных сплавов по заданным геометрическим размерам и измеренному удельному поверхностному сопротивлению по формуле (3) и записываем результаты в таблицу 2.

(3)

где l - длина резистора, b - ширина, Rs - измеренное удельное поверхностное сопротивление.

РС №1:

РС №7:

Ниобий:

Таблица 2

Измеренные и вычисленные значения для металлов и сплавов

поверхностный сопротивление полупроводник интегральный резистор

Вывод

Мы изучили четырёхзондовый метод измерения удельного поверхностного сопротивления полупроводниковых подложек и тонких плёнок;

Научились определять тип проводимости полупроводниковых подложек на оборудовании;

Научились рассчитывать номиналы тонкопленочных резисторов ГИС по заданным геометрическим размерам и измеренному поверхностному сопротивлению.

Научились расшифровывать обозначения полупроводниковых подложек в соответствии с ГОСТ.