Brevet FR2094093A1 — publié le 19720204

L'invention concerne un procédé permettant de déterminer la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci, en particulier lors de la fabrication d'un dispositif semiconducteur, procédé selon lequel au moins quatre électrodes sont placées à une certaine dis-5 tance l'une de l'autre sur une couche à mesurer séparée d*une deuxième couche par l'intermédiaire d'une jonction redresseuse, en particulier une jonction p-n alors qu'entre deux électrodes on envoie un courant tandis qu'entre deux autres électrodes est déterminée la tension correspondant à ce courant, la résistance par carré ou la grandeur liée à 10 celle-ci étant déterminée à partir des résultats obtenus; l'invention concerne par ailleurs un dispositif de mesure pour l'application de ce procédé. Par "résistance par carré" Rg d'une couche dont l'épaisseur d est exprimée en cm et la résistivité p en ohm.cm, on en-15 tend de façon usuelle la résistance d'une partie carrée de cette couche, dans laquelle un courant circule en direction latérale. Cette résistance désignée par Rg est égale â /à. Cela s'applique aux matériaux avec un/9 pratiquement homogène; dans le cas d'un matériau non homogène avec un gradient de concentration en impuretés dans le sens de l'épaisseur f* re-20 présente l'inverse de la conductivité moyenne. Cette grandeur a beaucoup d'importance en particulier lors de la fabrication d'un dispositif semiconducteur parce qu'elle four nit de l'information sur différentes caractéristiques du matériau semiconducteur comme p ou la concentration en éléments dopants qui déter-25 mineront par la suite les propriétés électriques du dispositif semiconducteur. Une méthode usuelle pour déterminer Rg est le procédé du genre envisagé dans le préambule, connu sous le nom de méthode à quatre points avec laquelle quatre électrodes sont généralement placées 30 le long d'une droite avec un même écart entre les électrodes, sur la couche à mesurer alors que généralement un courant i connu est transmis par les deux électrodes extérieures tandis que l'on détermine entre les deux électrodes intérieures la tension V correspondant à ce courant. A condition que l'épaisseur de la couche soit petite 35 par rapport â la distance entre deux électrodes successives, c'est-à- dire inférieure au 0,7 x cette distance, R est alors déterminé en ohm y 1 s selon la formule connue: -r- = tt R , Y étant exprimé en volts et i en i 4«5 s* ampères. Souvent cette mesure est combinée avec une autre mesure connue en soi par exemple en meulant la couche sous un petit angle après quoi 40 on peut déterminer à l'aidé d'un microscope l'épaisseur d de la zone de 71 20413 2 2094093 semiconducteur à mesurer et de ce fait également p. La méthode est notamment appliquée lorsque le corps semiconducteur est constitué par un morceau de matériau semiconducteur, par exemple du silicium dopé de façon homogène à l'aide d'une impureté 5 qui détermine le type de conduction du corps semiconducteur, par exemple du phosphore. La méthode est surtout utilisée sur des couches à conduction du premier type qui sont appliquées à l'aide de techniques épitaxiale ou de diffusion connues sur une couche sous-jacente du type de conduction opposé et qui sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une jonction 10 redresseuse. Au cas où la couche et la couche sous-jacente sont du même type de conduction par exemple, une couche n sur un substrat n+ la méthode est appliquée sur une couche qui est élaborée dans les mêmes circonstances sur une couche sous-jacente du type de conduction opposé et par ce biais on peut alors obtenir des données sur la couche n ou sur le 15 substrat n+. On peut pour une épaisseur d donnée, utiliser Rg de la couche mesurée comme une mesure pour la résistivité qui est à son tour une mesure pour la concentration en impuretés et de ce fait par exemple pour des tensions de claquage qui peuvènt se présenter dans le dispositif 20 semiconducteur à fabriquer. Si l'on connaît inversement Rg, on peut déterminer pour un p donné l'épaisseur d de la couche. Il est également possible en déterminant Rg pendant la fabrication d'un dispositif semiconducteur de contrôler la reproductibilité d'une ou de plusieurs étapes d'un processus ou, en utilisant une valeur à déterminer de Rg comme 25 norme, appliquer une sélection dans certaines limites pour le matériau utilisé au départ, de sorte que la production se fait dans des tolérances plus étroites de sorte que le pourcentage de rejet à un stade ultérieur de la production est diminué. Bien qu'en pratique, la méthode soit souvent utilisée 30 sur des couches qui sont appliquées sur un substrat du type de conduction opposé et qui forment avec ce substrat une jonction p-n, il ressort des recherches qui ont conduit à la présente invention que malgré l'effet de blocage de la jonction p-n, il se produit un écart par suite de courants de fuite, qui lors de la mesure fournissent une valeur trop basse pour R s 35 et qui au cas où l'on pose des exigences plus sévères, forme un facteur perturbateur dont on ne connaît pas la grandeur. L'invention a notamment pour but de fournir un procédé simple augmentant la précision de la mesure. L'invention a d'autre part pour but de fournir un pro-40 cédé simple ]3our contrôler l'uniformité latérale de la couche à mesurer 71 20413 3 2094093 sur le substrat. L'invention est caractérisée en ce qu'après avoir placé les électrodes sur la couche à mesurer on exécute au moins deux de ces mesures pour une même disposition des électrodes sur la couche et 5 en ce que ces mesures sont exécutées avec une différence de tension entre les deux électrodes conductrices de courant pour laquelle apparaît aux bornes de la jonction redresseuse, respectivement la jonction p-n, une différence de tension dans un domaine de tension aux bornes de la jonction redresseuse, respectivement de la jonction p-n où. celle-ci se com-10 porte comme une résistance pratiquement constante, de préférence à proximité du point zéro de la caractéristique courant-tension et en ce que lors de la première mesure un courant est transmis par deux électrodes, appelées par la suite première paire d'électrodes, tandis que la tension entre les deux autres électrodes, appelées par la suite deuxième paire 15 d'électrodes, est déterminée et en ce que lors de la deuxième mesure on choisit quatre électrodes avec une distance différente entre au moins deux électrodes par rapport à la première mesure alors qu'entre deux de ces électrodes est transmis un courant tandis que la tension est déterminée entre les deux autres électrodes alors qu'à'partir des résultats 20 de ces mesures la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci est déterminée. Bien qu'il puisse être avantageux d'utiliser une sonde de mesure comportant plus de quatre électrodes et de modifier les distances entre les électrodes pour au moins deux de ces mesures- et mettant 25 par exemple en circuit lors de la deuxième mesure une cinquième électrode, une forme préférée de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est caractérisée en ce que l'on place quatre électrodes sur la couche à mesurer et en ce que lors de la deuxième mesure un courant est transmis dans une électrode de la première paire d'électrodes et une électrode de 30 la deuxième paire d'électrodes tandis que la tension est déterminée entre les électrodes restantes de la première et de la deuxième paire d'électrodes, et en ce qu'à partir des résultats de ces deux mesures la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci est déterminée. Du fait qu'avec le procédé conforme à l'invention les mesures sont exécutées avec 35 une différence de tension entre les deux électrodes conductrices du courant pour lequel apparaît aux bornes de la jonction redresseuse une différence de tension dans un domaine de tensions où la jonction redresseuse se comporte comme une résistance pratiquement constante, de préférence à proximité du point zéro de la caractéristique courant-tension on obtient 40 que l'influence de la jonction redresseuse sur le passage du courant à 71 204 4 2094095 travers la couche à mesurer peut être considérée comme une couche parallèle à la couche à mesurer avec une répartition de résistance de transition inconnue en grandeur, pratiquement uniforme Rq vers la deuxième couche, qui par le faible écart usuel entre les électrodes ou par con-5 tactage homogène ou par la forte épaisseur et/ou la conductivité élevée peut être considérée comme un plan de tension pratiquement constante. Du fait que l'on effectue au moins deux mesures au cours desquelles une électrode de courant et une électrode de tension sont simplement interchangées, on peut déterminer à partir de ces deux résultats de mesure 10 simples à obtenir, les deux grandeurs inconnues Rq et Rg par l'intermédiaire de la relation fonctionnelle valable pour la configuration d'électrodes données et facile à calculer entre les courants mesurés, les tensions, Rq et Rg comme on l'expliquera par la suite. Le procédé conforme à l'invention peut également avan-15 tageusement être appliqué pour déterminer la résistance de transition cette grandeur fournissant de l'information sur le plan limite entre les deux couches. Lors de mesures avec une tension basse le substrat prend à l'état flottant une tension qui se situe environ au milieu entre les 20 potentiels des deux électrodes conductrices de courant, alors que dans ce cas pratiquement par la première moitié de la voie de courant^ un courant de fuite s'écoule vers le substrat et revient par l'autre moitié. Par des mesures à la couche sous-jacente ou aux deux électrodes on peut déterminer si cette condition est satisfaite. La tension à l'électrode conduc-25 trice de courant est choisie de.préférence de telle façon que la tension aux bornes de la jonction redresseuse, respectivement de la jonction p-n, KT 1 KT soit inférieure à — et de préférence inférieure à ■=■ —, K étant la q. 3 q. ' constante de Boltzmann, T la température absolue et q la quantité élémentaire de charge. Cela correspond, â 18°C, à 25 mV au maximum, respective-30 ment à moins de 10 mV, auquel cas pour des buts pratiques la condition posée est toujours satisfaite. A mesure que l'on travaille avec des tensions plus basses et que de ce fait une valeur constante de Rq dans le domaine de tension est approchée, d'autant plus précis sont les résultats de mesure. De façon analogue, l'invention peut avantageusement être ap-35 pliquée si dans un autre domaine de tensions la jonction redresseuse peut être considérée comme un Rq pratiquement constant. Il est évident que la mesure pour la tension basse précitée a également l'avantage que l'influence de la pénétration de la couche de désertion est maintenue faible. Avec le procédé conforme à l'invention, on obtient de 40 bons résultats lorsque outre les conditions valables pour la méthode à 71 20413 5 2094093 quatre points usuelle on peut supposer que la couche sur une région couverte par les électrodes de mesure est uniforme en direction latérale. S'i}. se présente des inhomogénéités, des facteurs inconnus additionnels sont introduits ces facteurs nécessitant d'autres mesures ou rendant les 5 deux mesures conformes à l'invention pour la détermination exacte de Rg moins appropriées. Suivant une autre forme de réalisation du procédé conforme à l'invention on peut de façon simple, en cas de doute, obtenir une indication sur l'uniformité latérale lorsque selon l'invention, on effectue après la deuxième mesure une troisième mesure avec la même dis-10 position des électrodes alors qu'une paire d'électrodes est formée par l'électrode dans laquelle était transmis un courant lors des deux mesures précédentes et l'électrode qui lors des deux mesures précédentes était utilisée pour déterminer la tension alors que les deux autres électrodes forment la deuxième paire d'électrodes et que l'on transmet dans les 15 électrodes d'une des paires d'électrodes précitées un courant tandis qu'entre les électrodes l'autre paire d'électrodes on détermine la tension correspondant à ce courant alors qu'à partir des résultats des trois mesures on obtient une information sur l'uniformité latérale de la couche et de la jonction. 20 II s'avère, comme on l'expliquera par la suite, qu'il doit exister une relation simple entre les résultats de mesure de ces trois mesures, de sorte que de cette façon simple on peut obtenir un test sur l'uniformité de la couche. Il est évident que le procédé conforme à l'invention peut être utilisé outre pour la détermination directe de Rg 25 ou d'une grandeur liée à celui-ci, pour tester une couche sur son uniformité. Suivant une forme de réalisation préférée on place quatre électrodes en forme de point sur une surface de la couche à mesurer alors que sur la surface les électrodes se trouvent sur une droite 30 et sont séparées par une même distance parce que dans ce cas on peut utiliser l'appareillage de mesure à quatre électrodes usuel et les résultats de mesure peuvent être traités de façon relativement simple. Dans ce cas, la première paire d'électrodes extérieures alors que la deuxième paire d'électrodes est formée par les deux électrodes intérieures, et que 35 l'on peut déduire des résultats en relation avec une table établie préalablement, la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci. L'invention est particulièrement importante pour la détermination de la résistance par carré ou d'une grandeur liée â celle-ci, d'une"couche d'un premièr type de conduction appliquée sur une couche 40 du type de conduction opposé. 71 20413 6 2094093 D'autre part, le procédé convient également pour les cas dans lesquels la couche à mesurer forme une hétérojonction redresseur se avec une deuxième couche d'un autre matériau alors que par exemple la couche à mesurer et la couche sous-jacente sont des matériaux seriicon-5 ducteurs du même type de conduction ou de types de conduction opposés ou alors qu'une des deux couches est une couche métallique conductrice qui forme par exemple une jonction de Schottky avec une couche de semiconducteur. D'autre part, l'invention est particulièrement utile 10 lors de la détermination de R ou d'une grandeur liée à celle-ci d'une s mince couche à forte résistivité en particulier d'une épaisseur inférieure à 6 microns et d'une résistivité supérieure à 5 ohms.cm parce que pour ces couches l'écart dont on doit tenir compte avec le procédé conforme à l'invention est important et que justement une mesure avec une 15 tension basse peut maintenir petit des écarts par la pénétration de la couche de désertion dans la couche à mesurer. Le procédé conforme à l'invention peut avantageusement être également appliqué sur une couche du premier type de conduction placée sur une couche sous-jacente du type de conduction opposé qui est 20 utilisée comme corps d'essai pendant l'application d'une couche du premier type de conduction sur une couche sous-jacente du même type de conduction, alors que dans les mêmes circonstances une couche du premier type de conduction est formée sur le corps d'essai et sur la couche sous-jacente du premier type de conduction et qu'à partir des résultats 25 des mesures effectuées sur le corps d'essai la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci, de la couche du premier type de conduction sur la couche sous-jacente du même type de conduction est déterminée. Les résultats obtenus par la mesure effectuée sur le corps d'essai constituent une bonne mesure pour la résistance par carré 30 de la couche envisagée des autres corps semiconducteurs et pour une épaisseur donnée, on peut déterminer ensuite la résistivité de la couche des autres corps semiconducteurs. D'autre part le procédé conforme à l'invention peut être avantageusement utilisé pour déterminer lors de la fabrication 35 âe couches du premier type de conduction sur des couches du même type de conduction ou du type de conduction opposé alors qu'à la surface limite des inhdmogénéités sont présentes dans le sens latéral par la présence locale de couches enterrées. A cet effet on peut au besoin éliminer l'influence des couches enterrées du fait que le procédé conforme à l'inven-40 tion est appliqué à une couche du premier type de conduction sur une 71 20413 7 2094093 couche sous-jacente du type de conduction opposé qui est utilisée comme corps d'essai pendant l'application d'une couche du premier type de conduction sur une couche sous-jacente du même type de conduction ou du type de conduction opposé, alors qu'à la surface limite se présentent des in-5 homogénéités dans le sens latéral, par la présence locale de couches enterrées, et du fait qu'à partir des résultats de mesures effectuées sur le corps d'essai la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci, de la couche du premier type de conduction sur une couche sous-jacente du même type de conduction ou du type de conduction opposé avec à la surface 10 limite la présence de couches enterrées, est déterminée. L'invention concerne par ailleurs un dispositif de mesure convenant pour l'application du procédé conforme à l'invention. Ce disp'ositif comporte des organes grâce auxquels un courant peut être transmis dans deux électrodes alors qu'entre deux autres électrodes la tension 15 peut être déterminée, ces quatre électrodes formant une première combinaison d'électrodes alors qu'ensuite une deuxième combinaison de quatre électrodes peut être choisie avec un écart différent entre au moins deux électrodes par rapport à la première combinaison de quatre électrodes, alors qu'un courant est transmis dans les deux électrodes de la deuxième 20 combinaison tandis qu'entre les deux autres électrodes de la deuxième combinaison la tension.peut être déterminée. L'invention est particulièrement importante pour une détermination précise de la résistance par carré elle-même, mais peut être également importante pour la détermination d'autres grandeurs liées 25 à la résistance par carré. On peut par exemple mesurer pour une résistivité donnée p l'épaisseur d ou pour une épaisseur donnée d la résistivité yo de la couche ou la concentration N de l'impureté déterminant le type de conduction qui sont en relation avec p ou Rg suivant des formules connues. Dans certains cas il n'est pas nécessaire de connaître la va-30 leur de la résistance par carré elle-même mais de déterminer si celle-ci se situe dans un domaine déterminé ou de déterminer si celle-ci est répartie uniformément sur une couche entre différents endroits; dans des cas semblables on peut déterminer directement Rg et comparer avec la norme, ou l'on peut exprimer ce Rg en une autre grandeur liée à Rg par 35 exemple la différence de tension se présentant entre deux électrodes, alors que d'autree paramètres sont constants, cette différence de tension devant alors se situer à l'intérieur de normes déterminées. Il est évident qu'également dans des cas semblables l'invention est avantageuse et que l'expression "détermination de la résistance par carré ou d'une 40 grandeur liée à celle-ci" doit être comprise dans le sens général donné 71 20413 8 2094093 ci-dessus. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement res-5 pectivement une vue en plan et une coupe transversale d'une couche à mesurer appliquée sur une couche sous-jacente. La fig. 3 représente schématiquement un schéma équivalent de la structure de couches à mesurer. La fig. 4 représente le cas où quatre électrodes sont 10 placées sur une droite avec une même distance entre les électrodes sur la couche â mesurer. La fig. 5 représente schématiquement un dispositif de mesure pouvant être utilisé avec le procédé conforme à l'invention. Les figures 6, 7 et 8 sont des graphiques qui peuvent 15 être utilisés avec le procédé conforme à l'invention. Avant d'examiner plus en détail le procédé conforme à l'invention, on va d'abord expliquer quelques calculs qui ont servi de base à l'invention pour le cas de quatre ou d'un nombre plus élevé d'électrodes à des écarts différents de sorte que la relation entre le cou-20 rantfla tension et la résistance par carré à déterminer lors de la mesure peuvent être réduites. La fig. 1 est une vue en plan schématique d'un corps semiconducteur sur lequel quatre points sont désignés respectivement par les références 1, 2, 3 et 4. La fig. 2 est une coupe transversale suivant 25 le plan II-II passant par le point 1 et un point arbitraire P. Le corps semiconducteur est constitué par une couche 5 du premier type de conduction appliqué sur une couche sous-jacente ou substrat 6 du type de conduction opposé qui par suite de l'épaisseur relativement grande et le degré élevé de dopage peut être considérée comme étant bien conductrice. 30 Sur la couche 5 sont placées quatre électrodes en forme de points, respectivement aux points 1, 2, 3 et 4. En vue de déterminer la différence de tension entre deux électrodes, par exemple 2 et 3» lorsqu'on envoie un courant entre les électrodes 1 et 4, on donne d'abord les dérivées de la détermination 35 de la tension V qui se produit en un point P choisi arbitrairement lorsque par exemple par l'électrode 1 un courant i est transmis dans la couche. La distance entre les points 1 et P est donnée par la coordonnée r. D'autre part, on suppose que l'épaisseur de la couche est petite par rapport aux distances entre les électrodes et les distances entre les 40 électrodes et le point P de sorte qu'une différence de tension qui se 71 20413 9 2094093 produit éventuellement sur la couche dans le sens de l'épaisseur peut être négligée. D'autre part, on suppose que les bords de la couche 5 se trouvent à des distances suffisamment élevées des électrodes pour pouvoir négliger les effets marginaux. Le gradient de tension radial, c'est-à-5 dire la chute de tension dans la couche le long par exemple de la ligne II-II sur la fig. 1 est alors déterminé par la relation: dr 2flr * d ^ dans laquelle Y est la tension exprimée en volts, r est la distance entre le point 1 et un point P choisi 10 arbitrairement, en cm, d l'épaisseur de la couche 5 en cm, i(r) le courant en ampères, la résistivité de la couche en ohms.cm. Dans l'équation donnas ci-dessus i(r) n'est en général 15 pas égal au courant i traversant l'électrode 1 mais une fonction de r. Du fait que la couche et le substrat ne sont pas parfaitement isolés l'un de l'autre, il se produit entre la couche 5 et le substrat 6 une composante de courant dans une direction perpendiculaire â i(r) comme cela est montré dans le schéma équivalent de la fig. 3. Sur la fig. 3, 20 la couche 5 et le substrat 6 sont reliés entre eux par des résistances de jonction finies Rn exprimées en ohmcm2 par lesquelles un courant J (r) ^2 z exprimé en ampère.cm- s'écoule vers le substrat. Cette approximation est permise lorsque comme dans le cas de l'invention on utilise des tensions tellement basses que la tension aux bornes de la jonction p-n ajuste 25 celle-ci dans un domaine situé à proximité de l'origine de la caractéristique courant-tension où la répartition de la résistance de diode Rq est en moyenne pratiquement une constante dans le sens passant et dans le sens de blocage. La variation de i(r) en fonction de r est alors déterminée par la relation: 30 = -2Tjt J?(r) (B) tandis que la relation entre la tension Y(r) et la densité de courant Jz(r) est déterminée par: V(r) - - R0 Jz (r) (C) alors que le substrat est considéré comme une surface de potentiel pra-35 tiquement constant Y^ ce qui en pratique avec les substrats usuels à épaisseur relativement grande et/ou conductivité élevée et les petites distances usuelles entre les électrodes, est permis. Par substitution des relations B et C la relation A peut s'écrire: 71 20413 10 2094093 £lisl + 1 Mil _ 1_ (T(r) . TJ . 0 (D) dr2 r 41 b' ^ dans laquelle V, est la tension du substrat et .A-est égal à (-^ )£. d Il s'agit là de l'équation de base pour les mesures, sur laquelle repose la présente invention et pour des conditions margi-5 nales données cette équation peut être résolue et l'on peut obtenir la relation entre les paramètres. Une solution.pour l'équation différentielle D donnée ci-dessus lorsque les effets marginaux peuvent être négligés, ce qui signifie en pratique que les électrodes doivent se trouver de préférence à une distance du bord qui est élevée, par exemple deux 10 fois plus grande, que la distance maximale entre les électrodes, on a la relations V(r) - Yb = A Kq (f) _ (E) dans laquelle A = ^ et KqÇj) est la fonction de Bessel modifiée d'ordre zéro de la deuxième espèce que l'on peut trouver dans les tables 15 de par exemple M.W. McLachlan "Bessel functions for engineers", Clarendon Press Oxford, 2^me édition, page 221. En transmettant par exemple un courant e"k ~^-!4 à la couche respectivement aux points 1 et 4 et en superposant les tensions on obtient pour différence de tension entre les points 2 et 3 vx' - k°(:a > - vx+ (*1 ) 20 ï23 - v2 - t3 . a14 iu avec Au = p/d. Dans cette équation on a pour des distances données r. . entre les électrodes et un courant donné i. . deux inconnues, à savoir ^ fi p/à. et Rq et il n'est donc pas possible de déterminer par exemple par 25 une seule mesure. Il faut au moins disposer de deux équations indépendantes. Il est possible pour un écart entre les électrodes données de calculer le facteur entre n j en fonction de -A.. Selon le procédé conforme à l'invention on exécute une deuxième mesure pour laquelle on transmet par exemple un courant i^ par 30 les électrodes 1 et 3 tandis que la tension Yg^ est déterminée entre les électrodes 2 et 4« En intervertissant les indices 3 et 4 dans la relation on trouve pour la différence de tension Yg^: v24 - ■ kO(t^ " K°( a:' + La division de F^ par donne alorsi 71 20413 11 2094093 123 _ A14 V„, ~ A k0(St) " K0(^r) - K0(^) + K0^H)[ (G) 24 "15Kë£> - «,&* - ««(S?)♦ avec A14 _ *14 A13 ^ Le facteur entre | ^ peut être calculé pour une distance donnée entre les électrodes, en fonction de -A et être traité dans une table ou dans 5 un graphique en fonction de Ji . En déterminant alors à partir des résultats des deux mesures le membre de gauche de la relation G et le facteur —— on peut déterminer -A à partir de la table précitée. En substituant 13 ensuite la valeur trouvée pourA-. dans une des relations F^ ou F^, Rq et/°/d peuvent être déterminés séparément.' 10 Dans l'exemple précédent on utilise respectivement pour la première et pour la deuxième mesure les électrodes 1 et 4 et respectivement les électrodes 1 et 5 comme électrodes conductrices de courant tandis que les électrodes restantes sont utilisées chaque fois pour la détermination de la tension. Il est évident que l'on peut également 15 choisir d'autres combinaisons d'électrodes, par exemple comme électrodes conductrices de courant lors de la première mesure les électrodes 1 et 3 et lors de la deuxième mesure les électrodes 1 et 2 avec chaque fois les deux électrodes restantes pour la détermination de la tension. On obtient alors de façon analogue en établissant des relations analogues et 20 avec les distances envisagées r^ une relation analogue de la forme G. Le procédé conforme à l'invention peut également être appliqué avec un nombre d'électrodes supérieures à quatre, par exemple cinq alors que lors de la première mesure quatre électrodes sont utilisées dont deux pour le courant par exemple les électrodes 1 et 5 et deux pour la détermination 25 de la tension par exemple 2 et 4 et lors de la deuxième mesure de nouveau quatre électrodes hors des cinq, par exemple 1 et 4 respectivement 2 et 3. De façon analogue on peut alors obtenir une relation de la forme G et lorsque la distance entre au moins deux électrodes diffère lors de la deuxième mesure de celle de la première mesure, les relations F^, F^ et G 30 peuvent être résolues vers RQ et Rg du fait qu'alors les fonctions de Bessel dans le membre de droite de F^ et F g ne sont pas identiques et fournissent des équations indépendantes. A cet effet, selon la relation G il suffit que soit la distance entre les électrodes conductrices de courant ou de la distance entre les électrodes qui sont utilisées pour la 35 détermination de la tension ou de la distance entre une des électrodes de 71 20413 12 2094093 10 courant et de tension lors de la deuxième mesure soit différente par rapport à celle utilisée lors de la première mesure. Il est d'autre part évident que l'on ne doit pas utiliser une configuration d'électrodes pour laquelle on emploie à vrai dire des électrodes différentes lors de la deuxième mesure mais pour lesquelles les électrodes sont séparées par la même distance, parce qu'alors les équations et F^ sont identiques et ne fournissent pas de solution distincte pour R^ et Rg. D'autre part, il apparaît que pour ces mesures on ne peut pas intervertir les deux électrodes de courant avec les deux électrodes de tension parce que dans ce cas également les équations F^ et sont identiques. D'autre part, on doit évidemment choisir les électrodes de telle façon que l'on puisse mesurer une différence de tension ce qui signifie par exemple que l'on ne doit pas placer les deux électrodes de tension symétriquement sur une surface équipotentielle entre les deux électrodes conductrices du courant. 15 II ressort de ce qui précède que le procédé conforme à l'invention permet la détermination de Rg et Rq avec quatre ou un nombre supérieur d'électrodes alors que celles-ci ne doivent pas se trouver sur une droite. Dans- le cas où le procédé est appliqué avec quatre 20 électrodes, on peut avantageusement effectuer une troisième mesure qui fournit des données concernant l'uniformité latérale de la couche. Dans ce cas, on transmet par exemple un courant entre l'électrode 1 qui était également utilisée lors des mesures précédentes comme électrode conductrice de courant, et l'électrode 2 qui lors des deux mesures précé-25 dentes était utilisée pour déterminer la tension tandis que la tension est déterminée entre les électrodes 3 et 4« On trouve alors que: t34 - A12 - Ko(yâ>+ Kottr> - Kot!f>] Des équations F^, F^ et F^ on peut déduire que: !23=!24+!M x14 i13 i12 30 R2314 = R2413 + R3412 (F^) V. . alors que R. est exprimé en ohm. ijjc± ikl Cette relation n'est naturellement valable que si JL est pratiquement uniforme dans la direction latérale sur la région couverte par les électrodes. Du fait que est directement lié à et à 35 Rq la relation F^ peut être utilisée pour déterminer de façon simple l'uniformité de la couche sur le substrat. D'autre part, on peut examiner a 71 20413 13 2094093 si une détermination de R selon l'invention a un sens, parce que dans ce cas également on suppose que ~A~ est pratiquement constant sur le domaine couvert par les électrodes. La condition d'uniformité est donc que Y. . H. doit être égale à la somme des deux autres quotients lors UKl ikl 5 des deux autres mesures. Il ressort de ce qui précède que le procédé conforme à l'invention peut avantageusement être utilisé avec quatre ou un nombre supérieur d'électrodes alors que celles-ci ne doivent pas nécessairement se trouver sur une droite. 10 On va maintenant examiner en détail une forme de réa lisation préférée pour laquelle on utilise une sonde à quatre points usuelle. Dans ce cas les points 1, 2, 3 et 4 se trouvent sur une droite 1 alors que la distance entre deux points successifs est 15 chaque fois égale à s comme ceci est représenté' schématiquement sur la fig. 4» dans laquelle par exemple r^2 = s, r^ = 2s, r-j^ = 3S« Pour la tension Y^ on obtient alors si l'on envoie un courant i^ à travers les électrodes 1 et 4* Y25 - 2Ai4[K0(z) -V2*)] (H) 20 dans laquelle z = -f- = s(^^-)i. 0 Pour une différence de tension Y^ lors de la deuxième mesure on trouve de façon analogues V24 - A13 " V5z>] W et pour une différence de tension lors de la treizième mesures 25 Yh = A12 Îk0(z) - 2K0(2z) + K0(3z)] _ (L) k i, . p Du fait que est égale à ces relations peuvent également s'écrire I23 _ R iu - 2314 = 2ffd 2kq(z) - 2k0(2z) (Hj H2413 " 4s fK0(z) " K0(5z)I (K1> 30 H3412 ■ [K0 - 2K0 + * On peut facilement trouver qu'également dans ce cas on a pour la relation P^s E2314 = R2413 + R3412. Sur les figures 7 et 6 sont respectivement représentées 71 20413 14 2094093 les grandeurs ^314 e^- f (z) = /~2K (2) - 2K„(2z) ~J en fonction de z. R2413 1 ° 0V ' On va maintenant expliquer l'invention en détail en se référant à un exemple de réalisation concret qui est représenté schématiquement sur la fig. 5» sur laquelle quatre électrodes 1, 2, 3, et 4 5 sont placées sur une couche 5 du premier type de conduction qui est disposée sur une couche sous-jacente 6 du type de conduction opposé. La couche 5 a une épaisseur de 5,5 microns et est une couche de silicium de type n épitaxial à valeur ohmique élevée qui est dopée uniformément à l'aide de phosphore tandis que le substrat 6 est constitué par une couche 10 de 3oo microns d'épaisseur en silicium de type p, uniformément dopée à l'aide de bore. Pour les électrodes on peut utiliser les électrodes en forme de pointes d'un appareil de mesure à qug-tre points qui est par exemple vendu dans le commerce par la firme A. & M. Pell (Manf.) Limited. L'épaisseur de la couche 5 est petite par rapport à la distance entre les 15 électrodes et est déterminée préalablement séparément. Les électrodes sont placées de préférence au milieu du disque dont le diamètre est environ 25 mm. La distance s entre deux électrodes successives s'élève à _2 6,6 10 cm. L'électrode 1 est connectée à un dispositif 7 permettant de mesurer des courants. Il peut par exemple s'agir d'un microampère dont 20 l'autre contact est relié par l'intermédiaire d'une source de courant à un contact fixe 9 du pont 10 d'un commutateur â trois ponts . Le contact fixe 9 peut être relié alternativement au moyen du ctfïgeur 11 aux contacts 22, 23 et 24 du pont 10, qui sont connectés respectivement aux électrodes 2, 3 et 4 et respectivement aux contacts 22, 23 et 24 des 25 ponts 12 et 13 du commutateur dont les contacts fixes sont connectés à un dispositif 14 permettant de déterminer des tensions. Il peut par exemple s'agir d'un voltmètre dont l'impédance d'entrée est de préférence tellement élevée que le courant traversant le voltmètre peut être négligé pendant les mesures. 30 Les contacts sur les trois ponts de sont reliés entre eux de telle façon que dans chacune des trois positions de une paire d'électrodes des électrodes 2, 3 et 4 est connectée au voltmètre 14 tandis que l'autre électrode est reliée à la source de courant 8. Les mesures furent effectuées de la façon suivante: on a d'abord envoyé un cou-35 rant i^ par les électrodes 1 et 4 tandis que la tension était déterminée entre les électrodes 2 et 3. A l'aide des dispositifs de mesure 7 et 14 on a mesuré respectivement un courant i^ de 0,5 micro-ampères et la tension correspondante 1,36 mV qu'aux bornes de la jonction p-n KT résultait une tension qui est en effet inférieure à ■=— ou inférieure à 3q 40 10 mV. On peut en déduire que: 71 20413 15 2094093 Y = 2.72 10' ohms. 2314 i14 Ensuite on a transmis au moyen de un courant à travers les électrodes 1 et 3 tandis que la tension était mesurée entre les électrodes 2 et 4. Dans ce cas, le courant i^ était ajusté de nou-5 veau sur 0,5 micro-ampère, tandis que la tension correspondante s'élevait à 1,01 mV. A partir de ces résultats, on peut calculer que: V? Roi.1* = • = 2,02 1 03 ohms 2413 Ensuite on a effectué une troisième mesure pour laquelle un courant était transmis à travers les électrodes 1 et 2 tandis que la tension était 10 déterminée entre les électrodes 3 et 4- Dans ce cas on avait: t> ' - 0*5510 ^ _ n -7 m3 xaao ~ — 1® ohm 0,510 ° A partir des résultats obtenus on peut calculer que R2314 p = 1»35 et il ressort du graphique de la fig. 7 que z = 0,31 ou que 2413 z2 = 0,096. 15 A partir des résultats des trois mesures on peut d'autre part trouver que la détermination de z a un sens parce que l'exigence voulant que ^2314 = R241 3 + R3412 es^ Prati La valeur de z ainsi trouvée peut être substituée dans la relation: 20 "2314 ■ âfe [2ko - 2!t„ alors qu'à partir du graphique 6 on peut déterminer que pour la valeur trouvée de z le facteur f^(z) = /~2Kq(z) - 2K^(2z) ~] est égale à 1,18 alors que pour la résistance par carré 4- on a: fi 2.71 103 x 211 „ , d = île = 1 » 45 10 ohms. 25 D'autre part â partir de z2 = Rod on peut calculer que dans ce cas la résistance Rq est égale à 6,63102 ohms.cm2 du fait que l'épaisseur de la couche s'élève â 5,5 microns, on peut calculer à partir de la valeur trouvée pour la résis-30 tance par carré que la résistivité de la couche s'élève à 8 ohms.cm. Il s'en suit que la concentration en éléments dopants s'élève à environ 14 3 5,5 10 atomes par cm . Il faut remarquer que suivant le procédé conventionnel pour la détermination de la résistance par carré on aurait trouvé à 71 20411 16 2094093 partir de par exemple ^2314 = ^»72 103 ohms que (*/d = 1,22 10*^ ohms ce qui est inférieur de plus de 10p à la valeur calculée selon l'invention. Il est évident que l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation donné ci-dessus pour lequel le spécialiste 5 pourra trouver de nombreuses variantes. C'est ainsi qu'il n'est pas nécessaire d'effectuer les trois mesures avec chaque fois le même courant. D'autres combinaisons d'électrodes conviennent également pour la détermination de la résistance par carré ou d'une grandeur liée à celle-ci, selon l'invention. Il ressort également de ce qui précède que les quatre 10 électrodes ne doivent pas nécessairement se trouver sur une droite et être séparées par un même écart et que l'on peut utiliser un nombre supérieur à quatre électrodes. Le procédé conforme à l'invention peut par exemple également être combiné avec une mesure de dispersion de la résistance 15 pour laquelle la résistance de dispersion des électrodes en forme de pointe est déterminée de sorte que p et â peuvent être déterminés séparément. Ceci est notamment possible en exécutant une mesure additionnelle pour laquelle les électrodes entre lesquelles la tension est déterminée sont reliées à une résistance shunt dont la valeur est connue et alors la 20 tension entre ces électrodes est à nouveau déterminée. D'autre part on peut avantageusement utiliser au lieu d'une sonde avec quatre pointes métalliques qui sont sujettes à l'usure et qui d'autre part entraînent le risque d'endommagement de la surface, de façon analogue une sonde de mesure avec laquelle un liquide conduc-25 teur, par exemple du mercure, par l'intermédiaire de quatre alésages situés l'un â côté de l'autre dans un bloc isolant peut être placé, comme électrode, en contact avec une couche placée sur le bloc comportant les alésages. La couche à mesurer peut également faire partie d'un 30 corps d'essai utilisé pendant l'application de la couche sur d'autres corps par exemple du même type de conduction et qui fournissent ainsi de l'information sur la résistance par carré des autres corps. Au lieu d'utiliser un courant continu on peut également effectuer la mesure avec un courant alternatif, respectivement une 35 tension alternative auquel cas la résistance de jonction éventuellement à des fréquences élevées peut être considérée comme une impédance constante. Il est d'autre part évident qu'avec le procédé conforme à l'invention et avec le dispositif de mesure conforme à l'invention on 40 peut avantageusement utiliser une calculatrice électronique, qui lorsqu'on 71 20413 17 2094093 lui fournit les résultats de mesure donne directement la grandeur demandée R et constitue ainsi un dispositif de test automatique. s 71 20413 18 2094093 REVENDICATIONS : 1. Procédé permettant de déterminer la résistance par carré ou une grandeur liée â celle-ci, en particulier lors de la fabrication d'un dispositif semiconducteur, procédé selon lequel au moins quatre électrodes 5 sont placées â une certaine distance l'une de l'autre sur une couche à mesurer séparée d'une deuxième couche par l'intermédiaire d'une jonction redresseuse, en particulier une jonction p-n alors qu'entre deux électrodes on envoie un courant tandis qu'entre deux autres électrodes est déterminée la tension correspondant à ce courant, la résistance par carré 10 ou la grandeur liée à celle-ci étant déterminée à partir des résultats obtenus, ce procédé étant caractérisé en ce qu'après avoir placé les électrodes sur la couche à mesurer on exécute au moins deux de ces mesures pour une même disposition des électrodes sur la couche et en ce que ces mesures sont exécutées avec une différence de tension entre les deux 15 électrodes conductrices de courant pour laquelle apparaît aux bornes de la jonction redresseuse, respectivement la jonction p-n, une différence de tension dans un domaine de tension aux bornes de la jonction redresseuse, respectivement de la jonction p-n où celle-ci se comporte comme une résistance pratiquement constante, de préférence à proximité du point 20 zéro de la caractéristique courant-tension et en ce que lors de la première mesure un courant est transmis par deux électrodes, appelées par la suite première paire d'électrodes, tandis que la tension entre les deux autres électrodes, appelées par la suite deuxième paire d'électrodes, est déterminée et en ce que lors de la deuxième mesure on choisit quatre 25 électrodes avec une distance différente entre au moins deux électrodes par rapport à la première mesure alors qu'entre deux de ces électrodes est transmis un courant tandis que la tension est déterminée entre les deux autres électrodes alors qu'à partir des résultats de ces mesures la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci est déterminée. 50 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on place quatre électrodes sur la couche à mesurer et en ce que lors de la deuxième mesure un courant est transmis dans une électrode de la première paire d'électrodes et une électrode de la deuxième paire d'électrode tandis que la tension est déterminée entre les électrodes 35 restantes de la première et de la deuxième paire d'électrodes, et en ce qu'à partir des résultats de ces deux mesures la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci est déterminée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on détermine à partir des résultats des mesures la résistance 40 de jonction entre les deux couches. Îï 20413 19 2094093 4» Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qubn. effectue après la deuxième mesure une troisième mesure avec la mt-me disposition des électrodes alors qu'une paire d'électrodes est formée par l'électrode dans laquelle était transmis un courant lors 5 des deux mesures précédentes et l'électrode qui lors des deux mesures précédentes était utilisée pour déterminer la tension alors que les deux autres électrodes forment la deuxième paire d'électrodes et que l'on transmet dans les électrodes d'une des paires d'électrodes précitées un courant tandis qu'entre les électrodes de l'au-10 tre paire d'électrodes on détermine la tension correspondant à ce courant alors qu'à partir de résultats des trois mesures on obtient une information sur l'uniformité latérale de la couche et de la jonction. 5» Procédé selon uib des revendications 1 à b, caractérisé 15 en ce que quatre électrodes en forme de pointes sont placées sur une surface de la couche à mesurer alors qu'à la surface lés électrodes se trouvent sur une ligne droite et que les écarts entre les électrodes sont identiques. 6. . Procédé selon la revendication 5* caractérisé en ce que 20 la première paire d'électrons est formée par les deux électrodes extérieures tandis que la deuxième paire d'électrodes est formée par les deux électrodes intérieures et en ce que l'on détermine à partir des résultats en coopération avec une table établie auparavant la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci. 25 7. Procédé selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les mesures sont effectuées avec des tensions tellement basses entre les électrodes conductrices de courant que la tension KT aux bornes de la jonction est inférieure à — et de préférence KT inférieure à 50 8. Procédé selon une des revendications 1 à caractérisé en ce que le procédé est utilisé sur une couche du premier type de conduction qui est appliquée sur une couche du type de conduction opposé. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que 35 le procédé est appliqué sur une couche à résistance ohmique élevée dont l'épaisseur -est en particulier inférieure à 6 microns et la résistivité supérieure à 5 ohms.cm. 10. .Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' il est appliqué sur une couche du premier type de conduction pla-40 cée sur une couche sous-jacente du type de conduction opposé qui 71 20413 20 2094093 est utilisée comme corps d'essai pendant l'application d'une couche du premier type de conduction sur une coucne sous-jacente du même type de conduction alors que dans les mêmes circonstances une couche du premier type de conduction est formée sur le corps d'es-5 sai et sur la couche sous-jacente du premier type de conduction et qu'à partir des résultats des mesures effectuées sur le corps d'essai la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci, de la couche du premier type de conduction sur la couche sous-jacente du même type de conduction est déterminée» 10 11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est appliqué à une couche du premier type de conduction sur une couche sous-jacente du type de conduction opposé qui est utilisée comme corps d'essai pendant l'application d'une couche du premier type de conduction sur une couche sous-jacente du même type de con-15 duction ou du type de conduction opposé alors qu'à la surface limite se présentent des inhomogénéités dans le sens latéral, par la présence locale de couches enterrées, et du fait qu'à partir des résultats de mesures effectuées sur le corps d'essai la résistance par carré ou une grandeur liée à celle-ci, de la couche du premier 20 type de conduction sur une couche sous-jacente du même type de conduction ou du type de conduction opposé avec à la surface limite la présence de couches enterrées, est déterminée. 12. Dispositif de mesure pour l'application du procédé selon une des revendications 1 à 11, comportant au moins quatre électro-25 des situées à une certaine distance l'une de l'autre alors que l'on transmet un courant par deux électrodes et que l'on détermine une tension entre deux autres électrodes, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des organes grâce auxquels un courant peut être transmis dans deux électrodes alors qu'entre deux autres 30 électrodes la tension peut être déterminée, ces quatre électrodes formant une première combinaison d'électrodes alors qu'ensuite une deuxième combinaison de quatre électrodes peut être choisie avec un écart différent entre au moins deux électrodes par rapport à la première combinaison de quatre électrodes, alors qu'un courant est 35 transmis dans les deux électrodes de la deuxième combinaison tandis qu'entre les deux autres électrodes de la deuxième combinaison la tension peut être déterminée. Dispositif semiconducteur obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12.