Метрологическая аттестация образцовой установки по измерению удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов (кремния монокристаллического) четырехзондовым методом
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Метрологическая аттестация образцовой установки по измерению удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов (кремния монокристаллического) четырехзондовым методом
Реферат
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ, УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, КРЕМНИЙ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ, ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА, ОБРАЗЦОВАЯ УСТАНОВКА, МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ИЗМЕРЕНИЕ.
Объектами исследования в работе по теме являлись: методика выполнения измерений на четырехзондовой установке, метрологическая аттестация разработанной образцовой установки для измерения удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов четырехзондовым методом.
Цель работы: создание технических средств метрологического обеспечения контроля качества полупроводниковых материалов в виде образцовой установки по измерению удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом,
Аттестованная четырехзондовая установка для измерения удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов признана соответствующей предъявляемым к ней требованиям и может быть рекомендована к применению в качестве образцового средства измерения после замены четырехзондовой головки.
Перечень условных буквенных обозначений и общепринятых сокращений
ГСО - государственный стандартный образец;
МА - метрологическая аттестация;
МВИ - методика выполнения измерений;
МО - метрологическое обеспечение;
МХ - метрологические характеристики;
ОСИ - образцовое средство измерений;
ОСКО - относительное среднее квадратическое отклонение;
ОСО - отраслевой стандартный образец;
ПМА - программа метрологической аттестации;
ПС - поверочная схема;
СИ - средство измерений;
СКО - среднее квадратическое отклонение;
СО - стандартный образец;
УО - образцовая установка;
УЭС - удельное электрическое сопротивление.
метрологический полупроводниковый материал кремний
Введение
В настоящее время научно-технический прогресс немыслим без электроники, в частности микроэлектроники. В современной микроэлектронике широко применяют полупроводниковые материалы и многослойные структуры, на основе которых изготавливаются полупроводниковые приборы и микросхемы. Дальнейшее совершенствование технологии производства и применения полупроводниковых материалов связано с повышением эффективности контроля их качества.
При исследовании и производстве полупроводниковых материалов, структур и приборов на их основе широко применяют 4-х зондовый метод измерения удельного электрического сопротивления. Измерение удельного электрического сопротивления осуществляют не только для установления его числового значения, но и для оценки пригодности материала к определенному техническому применению.
В стране используется большой парк средств измерений, реализующих 4-х зондовый метод измерения удельного электрического сопротивления. Для обеспечения единства и высокой точности измерений разрабатывают эталоны, стандартные образцы, образцовые средства измерений.
Целью дипломной работы являлась разработка и проведение метрологической аттестации образцовой установки по измерению удельного электрического сопротивления. В ходе работы ставилась задача изучения четырехзондового метода по измерению удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов, разработка локальной поверочной схемы, составление программы метрологической аттестации образцового средства измерения по определению удельного электрического сопротивления и экспериментального определения метрологических характеристик образцовой установки с оформлением свидетельства и протокола аттестации.
1. Состояние метрологического обеспечения измерения удельного электрического сопротивления
.1. Метод измерения удельного электрического сопротивления
Четырехзондовый метод измерения удельного электрического сопротивления впервые изложен в работе [1], посвященной разработке первых транзисторов на основе германия.
Рассмотрим теоретические основы четырехзондового метода измерения удельного электрического сопротивления применительно к образцу, представляющему собой полубесконечный объем, ограниченный плоской поверхностью [2].
На плоской поверхности образца вдоль прямой линии размещены четыре металлических зонда с малой площадью соприкосновения (рис. 1.1), расстояния между которыми S1, S2, S3. Через два внешних зонда 1 и 4 пропускают электрический ток У14, на двух внутренних зондах 2 и 3 измеряют разность потенциалов U23. По измеренным значениям разности потенциалов между зондами 2 и 3 и тока, протекающего через зонды 1 и 4, можно определить удельное электрическое сопротивление образца.
Электрическая схема измерения удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом
Рисунок 1.1.
ИТ - источник тока;- вольтметр.
Чтобы найти аналитическую связь между удельным электрическим сопротивлением (УЭС) , током У14 и напряжением U23, необходимо сначала решить более простую задачу, связанную с протеканием тока через отдельный точечный зонд, находящийся в контакте с плоской поверхностью полупроводникового образца полубеско?/p>