Устройство для исследования параметров локализованных состояний в полупроводниковых структурах

 

Сущность изобретения: в устройстве обеспечивается компенсация температурных и временных изменений емкости элементов колебательного контура и паразитных емкостей путем периодической стабилизации собственной частоты автогенератора . Устройство включает разделительный конденсатор, два блока фазового дискриминатора частоты, два блока выборки-хранения , ключ и блок управления. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 31/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4873426/21 (22) 03.09.90 (46) 30.04.93, Бюл. № 16 (71) Воронежский технологический институт (72) В.Д.Линник, M.Ì.Ñòðèëåö и С.А.Титов (56) Антоненко В.И., Ждан А.Г. Прецизионная система электронной стабилизации высокочастотной емкости МДП-структур.

Приборы и техника эксперимента, 1986, ¹4. . Jonson N.M„Barteriink 0.1., ОоЫ

R.В.,Gibbons l.Е.— 1.Appl.Ðhós, 1979; v 50,, 7 р 4829Ä N.7 р 4829,i

Jonson N,Ì„- Appl.Phys Lett, 1979, v.34, № 11, р.802.

Изобретение относится к.электронной технике, предназначено для измерения и контроля электрофизических параметров полупроводниковых структур (р-n-переходов, барьеров Шоттки, МДП-структур и т.n,).

Оно может быть использовано для контроля качества полупроводниковых структур в производстве интегральных схем.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На чертеже приведена структурная схема заявляемого устройства.

Оно содержит клеммы 1 для подключения исследуемой структуры, разделительный конденсатор 2, включенный между клеммвми 1 через управляемый выключатель 3 и разделительный конденсатор 5 в колебательный контур автогенератора 4, с выхода которого заведена обратная связь через блоки первого ФДЧ 7 и первого УВХ9 на варикап 6 и обратная связь через блоки Ы 1812530 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЛОКАЛИЗОВАН Н ЫХ СОСТОЯНИЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

СТРУКТУРАХ (57) Сущность изобретения; в устройстве обеспечивается компенсация температур ных и временных изменений емкости элементов колебательного контура и паразитных емкостей путем периодической стабилизации собственной частоты автогенератора. Устройство включает разделительный конденсатор, два блока фазового дискриминатора частоты, два блока выборки-хранения, ключ и блок управления. 1 ил. (/) второго ФДЧ8 и второго УВХ 10 на исследуемую структуру, Напряжение смещения на Я структуре измеряется вольтметром 11. Блоки УВХ 9, 10, а также управляемый ключ 3 коммутируются устройством управления 12.

Устройство работает следующим абра- Qo зом. Управляющее устройство 12 обеспечи- а вает два режима работы заявляемому в) устройству; режим стабилизации частоты (Л собственных колебаний автогенератора и режим стабилизации емкости образца, В режиме стабилизации частоты сигналы управляющего устройства таковы, что УВХ 9 находится в состсянии выборки, уВХ10 — в состоянии хранения, выключатель 3 разомкнут, Частота автогенератора f подстраивается блоком 7 к частоте f«> опорного генератора блока 7, УВХ 9 передает выходной сигнал блока 7 на варикап 6 и f =

fort, где 4 — индуктивность контура, 1 о

1812530 — for2.

f

15

25

40

h,Cb = ЬСп

Co Ñî+Cg+Cn, Со емкость контура, С - емкость варикапа, C„— паразитные емкости (емкости кабелей, монтажа, входная емкость автогенератора и т.д.).

В режиме стабилизации емкости образца сигналы с устройства управления переводят УВХ9 в состояние хранения, УВХ10 — в состояние выборки, выключатель 3 — в замкнутое состояние. Частоты автогенератора

f подстраивается блоком 10 к частоте опорного генератора f«z блока 8, т.е. f = foa где С4 — емкость образца, устанавливаемая блоком 8 на таком уровне, чтобы выполнялось равенство (1). Напряжение на выходе

УВХ 9 постоянно и не зависит от выходного сигнала блока 7.

Пусть в режиме стабилизации емкости образца произошел дрейф частоты h, f, вызванный ый температурно-временным дрейфом паразитной емкости Сп..

Тогда напряжение на выходе блока 7 изменится на такую величину Л0, которая обеспечит изменение емкости образца на

ЛС4 = ЬСп, таким образом, чтобы частоты

foe u f снова сравнялись, В результате вольтметр фиксирует напряжение U = U4

+ЬО, где U4- напряжение, необходимое для стабилизации емкости образца на уровне

С4, AU — ошибка в измеряемом напря>кении, связанная с температурно-временными изменениями паразитной емкости Сп.

После переключения системы в режим стабилизации частоты частота автогенератора f путем изменения блоком 7 емкости варикапа изменяется и становится равной ог т.е. изменение емкости варикапа полностью компенсирует дрейфовое изменение емкости ЬСп.

При переходе в режим стабилизации емкости образца напряжение на варикапе запоминается УВХ, следовательно, и в этом режиме ЛСв-ЬСп, тогда

Таким образом, напряжение, фиксируемое вольтметром, вновь возвращается к первоначальному значению 04, а составляющая hU измеряемом напряжении, необходимая для компенсации температурно-временных изменений паразитной емкости ЬСп, становится равной нулю, В течение периода режима стабилизации частоты напряжение на образце постоянно и не, зависит от колебаний емкости образца, однако путем соответствующего расчета блока 8 это время может быть сделано много меньше характерного времени изменений этой емкости под влиянием заданных температурных или полевых воздействий, поэтому ошибка в измерениях, которая возникает из-за наличия промежутка времени, когда емкость не Стабилизируется, может быть сделана достаточно малой.

Итак, ошибка в определении напряжения стабилизирующего емкость образца, по которому в дальнейшем рассчитываются параметры границы раздела полупроводниковых структур, посредством применения описанного устройства ограничивается

30 только величиной, связанной с дрейфом собственной частоты автогенератора за короткое время режима стабилизации емкости образца, что ведет к повышению точности определения параметров локализованных состояний, Формула изобретения

Устройство для исследования параметров локализованных состояний в полупроводниковых структурах, содержащее клеммы для подключения- исследуемой структуры, подключенные соответственно к общей шине и первой обкладке разделительного конденсатора, которая соединена с входом вольтметра, и параллельный колебательный контур, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вторым разделительным конденсатором, варикапом, ключом, автогенерэтором, двумя фазовыми детекторами частоты, двумя блоками выборки-хранения и блоком управления, при этом вторая обкладка первого разделительного конденсатора соединена с первым выводом ключа, второй вывод которого соединен с выходом первого блока выборки-хранения, первым выводом варикапа и первой обкладкой второго разделительного конденсатора. вторая обкладка которого подключена к первому выводу параллельного резонансного контура, включенного в задающую цепь автогенера1812530

Составитель В.Линник

Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Редактор Г. Бельская

Заказ 1575 Тираж . Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тора, выход которого соединен с входами фазовых детекторов частоты, выходы которых соединены с входами блоков выборки- хранения, управляющие входы которых подключены к первому и второму выходам 5 блока управления, второй выход которого соединен также с управляющим входом ключа, причем второй вывод варикапа и ВТорой вывод параллельного резонансного контура соединены с общей шиной, выход второго блока выборки-хранения подключен к входу вольтметра.