Sonda rtęci
Sonda rtęciowa jest elektrycznym urządzeniem sondującym umożliwiającym szybki, nieniszczący kontakt z próbką w celu charakteryzacji elektrycznej. Jego głównym zastosowaniem są półprzewodników , w przypadku których kontakt z próbką wymaga czasochłonnej metalizacji lub obróbki fotolitograficznej . Te etapy przetwarzania zwykle zajmują godziny i należy ich unikać, jeśli to możliwe, aby skrócić czas przetwarzania urządzenia.
Sonda rtęciowa przykłada styki rtęciowe o dobrze zdefiniowanych obszarach do płaskiej próbki. Rodzaj styków rtęci z próbką i oprzyrządowanie podłączone do sondy rtęciowej definiują zastosowanie. Jeśli styk próbki rtęci jest omowy (nieprostowniczy), wówczas do pomiaru rezystancji , prądów upływowych lub charakterystyki prądowo-napięciowej można użyć oprzyrządowania prądowo-napięciowego. Rezystancję można mierzyć na próbkach masowych lub na cienkich warstwach. Cienkie warstwy mogą składać się z dowolnego materiału, który nie reaguje z rtęcią. Z powodzeniem zmierzono metale, półprzewodniki, tlenki i powłoki chemiczne.
Aplikacje
Sonda rtęciowa jest wszechstronnym narzędziem do badania parametrów materiałów przewodzących, izolacyjnych i półprzewodnikowych.
Jednym z pierwszych udanych zastosowań sondy rtęciowej była charakterystyka warstw epitaksjalnych narośniętych na krzemie . Monitorowanie domieszkowania i grubości warstwy epitaksjalnej ma kluczowe znaczenie dla działania urządzenia. Przed sondą rtęciową próbka musiała przejść proces metalizacji, który mógł trwać godzinami. Sonda rtęciowa podłączona do oprzyrządowania do profilu domieszkowania pojemnościowo-napięciowego może mierzyć warstwę epitaksjalną, gdy tylko wyjdzie ona z reaktora epitaksjalnego. Sonda rtęciowa tworzyła barierę Schottky'ego o dobrze zdefiniowanym obszarze, który można zmierzyć tak łatwo, jak konwencjonalny metalizowany styk.
Innym popularnym zastosowaniem sondy rtęciowej ze względu na szybkość jest charakteryzacja tlenków. Sonda rtęciowa tworzy bramkowy i umożliwia pomiar parametrów pojemnościowo-napięciowych lub prądowo-napięciowych struktury rtęciowo-tlenkowej-półprzewodnikowej. Za pomocą tego urządzenia można ocenić parametry materiału, takie jak przenikalność elektryczna , domieszkowanie, ładunek tlenkowy i wytrzymałość dielektryczna. Powierzchnia styku kropli rtęci spoczywającej na półprzewodniku może być modyfikowana przez elektrozwilżanie , co oznacza, że może być konieczne uwzględnienie tego efektu w dokładnej ekstrakcji parametrów.
Sonda rtęciowa z koncentrycznymi stykami punktowymi i pierścieniowymi oraz stykiem tylnym rozszerza zastosowania sondy rtęciowej na struktury krzemu na izolatorze (SOI), w których tworzy się urządzenie pseudo-MOSFET. Ten Hg-FET można wykorzystać do badania ruchliwości, gęstości pułapek międzyfazowych i transkonduktancji .
Te same struktury próbek rtęci można mierzyć za pomocą oprzyrządowania pojemnościowo-napięciowego w celu monitorowania przenikalności elektrycznej i grubości materiałów dielektrycznych. Pomiary te są wygodnym miernikiem do opracowywania nowych dielektryków zarówno typu o niskim, jak i wysokim k.
Jeśli styk rtęci z próbką prostuje się, uformowała się dioda i oferuje inne możliwości pomiarowe. Pomiary prądu i napięcia diody mogą ujawnić właściwości półprzewodnika, takie jak napięcie przebicia i żywotność. Pomiary pojemnościowo-napięciowe umożliwiają obliczenie poziomu i jednorodności domieszkowania półprzewodników. Pomiary te są z powodzeniem wykonywane na wielu materiałach, w tym SiC , GaAs , GaN , InP , CdS i InSb .
- ^ J. Moore, I. Lorkovic i B. Gordon, „Rapid Methods of Characterizing Triazole Inhibitors for Copper and Cobalt Processes”, CMP Users Group Presentation, AVS Society, październik 2005.
- ^ DK Donald, „Eksperymenty na barierach rtęciowo-krzemowych Schottky'ego”, JAP, 34, 1758 (1963)
- ^ G. Abowitz i E. Arnold, „Prosta elektroda kroplowa rtęci do pomiarów MOS”, Rev. Sci. Instrument., 38, 564 (1967)
- ^ S. Arscott, „Elektrozwilżanie i półprzewodniki”, RSC Adv. 4, 29223-29238 (2014).”
- ^ HJ Hovel, „Charakterystyka elektryczna folii Si w podłożach SOI techniką HgFET”, Solid State Electronics, 47, 1311 (2003)