Устройство для измерения удельногосопротивления высокоомных полупро-водниковых материалов и временижизни свободных носителей toka
Союз Советскмх
Социалисткческих республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»>813210
Ф с- (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 347691 (51) М. Кл. (22) Заявлено 20.10.78 (21) 2678521/18-09 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—
G 01 N 22/00
Государственный комитет (53) УДК 621.317..39 (088.8) Опубликовано 15.03.81. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 25.03.81 пю делам изобретений и открытий
{72) Авторы изобретения
Н. Г. Борзунов, В. С. Макаров и Ю. В, Медвед
Сибирский физико-технический институт им. В. при Томском ордена Трудового Красного Знамени г университете им. В. В. Куйбышева
{71 ) Зая в и тел ь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ ВЫСОКООМНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
МАТЕРИАЛОВ И ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ СВОБОДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ
ТОКА
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к бесконтактным методам измерения электрофизических параметров полупроводниковых (ПП) материалов, и может быть использовано на предприятиях, производящих и потребляющих полупроводниковые материалы в технологических процессах их разбраковки, сортировки, а также в исследовательской практике при изучении природы дефектов структурного или примесного характера.
По основному авт. св. № 347691 известно устройство для измерения удельного сопротивления высокоомных полупроводниковых материалов и времени жизни свободных носителей тока, содержащее СВЧ-генератор, аттенюатор, вентиль, волномер, детекторную секцию, индикаторное устройство, источник света, осциллограф и резонатор, выполненный на запредельном волноводе с резонанс>дым штырем, установленным над местом расположения исследуемого образца, а в нижней стенке волновода выполнено соосное со штырем отверстие для пучка света, при этом источник света модулирован (1).
Однако данное устройство позволяет измерять только геометрическое распределение времени жизни носителей и удельного сопротивления полупроводникового образца, но не дает ответа о долевом распределении материала образца по величине указанных параметров, т. е. не дает возможность измерять плотности вероятности времени жизни носителей и удельного сопротивления материала полупроводника. то Цель изобретения — расширение функ. циональных возможностей устройства путем одновременного измерения геометрических и статистических закономерностей распределения электрофизических параметров.
Для достижения этой цели в устройство введены последовательно соединенные датчик скорости перемещения, подключенный к механизму перемещения, и управляемый генератор синхроимпульсов, выходы которого соединены соответственно с входами генераторов пилообразных и прямоугольных импульсов.
На чертеже изображена структурная электрическая схема предлагаемого устрой813210
15 з
Устройство содержит СВЧ генератор 1, свипируемый по частоте генератором 2 пилообразных импульсов и подключенный через вентиль 3 и аттенюатор 4 к измерительному резонатору 5, исследуемый полупро.,одник 6,укрепленный в механизме 7 перемещения, светодиод 8 с генератором 9 прямоугольных импульсов, СВЧ детектор 10, к выходу которого подключены осциллограф
11, импульсный детектор 12 и индикатор, которым является анализатор 13 импульсов, соединенные выходами с входом Y самописца 14, а также последовательно соединенные датчик 15 скорости перемещения полупроводника 6, подключенный к механизму 7 перемещения, и управляемый генератор 16 синхроимпульсов, выходы которого соединены соответственно с входами генераторов пилообразных 2 и прямоугольных
9 импульсов, выполненных с возможностью запуска их генерации внешним сигналом.
Осциллограф 11, подсоединенный к вьходу СВЧ детектора 10, предназначен для контроля режимов работы устройства.
Устройство работает следующим образом.
СВЧ мощность от генератора 1, работающего в режиме свипирования частоты, через развязывающий вентиль 3 и регулируемый аттенюатор 4 поступает на измерительный резонатор 5, включенный «на проход». В качестве измерительного резонатора используется резонатор квазистатического типа с высоким пространственным разрешением (с высокой степенью локализации СВЧ электрического поля). Полупроводник 6 закрепляется в механизме 7 перемещения и сканируется через область локализации электрического поля резонатора 5 в целях последовательного включения каждого локального объекта полпроуодника 6 в электрическое поле резонатора. Потери, вносимые локальным (зондируемы) участком полупроводника 6 в резонатор 5, связаны с его удельным сопротивлением, т. е. уровень прошедшей через резонатора 5 СВЧ мощности связан с удельным сопротивлением исследуемого (зондируемого) участка полупроводника 6. После детектирования СВЧ колебаний детектором 10 сигнал лоренцевой формы с амплитудой, пропорциональной р, поступает на входы импульсного детектора
12 (канал построения геометрического распределения) и анализатора 13 импульсов (канал построения статистического распределения).
С выхода импульсного детектора 12 выпрямленное напряжение, пропорциональное амплитуде входного импульса, поступает на вход У ссааммооппииссцца а 1144, на вход Х которого подается напряжение, пропорциональное координате зондируемого участка полупроводника 6 с механизма 7 перемещения. Так происходит построение геометрического распределения удельного сопротивления.
З0
Измерение статистического закона распределения у осуществляется анализатором
13 импульсов в режиме амплитудного анализа, который производит построение зависимости числа импульсов с данной амплитудой Л (с данным удельным со:,rpoTèâëåнием) от величины амплитуды, т. е. построение амплитудной плотности распределения входных импульсов.
Однако измеренная анализатором 13 импульсов плотность распределения импульсов — "(А) является искомой плотностью вес1л роятности фА) удельного сопротивления, т. е. — — = у(Л), только Bт:ом случае. д
М dg, если на каждый локальный объем r:oëó poводника 6 приходится одинаковое число зондируемых импульсов СВЧ мощности.
Здесь N — суммарное число импульсов, получающееся после зондирования всех локальных частей полупроводника 6. Требование постоянства числа импульсов на каждый зондируемый участок полупров:.динка 6 достигается посредством синхронrr< го изменения частоты следования 1, (т) зоднируюших импульсов с изменением Относительнои скорости перемещения исследуемогo участка полупроводника 6 и области локализации СВЧ поля. Это требование реализуется введением в устройство последовательно соединенных датчика 15 скорости перемещения полупроводника 6, подключенного к механизму 7 перемещения, и управляемого генератора 16 синхроимпульсов, подключенного выходами к генераторам пилообразных
2 и прямоугольных 9 импульсов. При этом датчик 15 скорости перемещения вырабатывает сигнал, величина которого пропорциональна относительной скорости зонзируемого участка полупроводника 6, а управляемый генератор 16 синхронимпульсов — синхроимпульсы запуска, частота следования которых попорциональна величине входного сигнала, поступающего с датчика 15 скорости перемещения. Синхронимпульсы запуска с выхода генератора 16 поступают на входы генераторов 2, 9 и запускают их в режим генерации. В итоге частота следования зондирующих импульсов оказывается синхронизированной с относительной скоростью перемещения зондируемого участка полупроводника 6; поэтому выполняется требуемое условие постоянства числа зондирующих импульсов.
Итак, измеренная анализатором 13 импульсов амплитудная плотность распределения импульсов является искомой плотностью вероятности удельного сопротивления материала полупроводника 6. Измеренная плотность вероятности отображается в графическом виде самописцем 14 и может служить паспортом при оценке качества полупроводникового материала по удел ьному сопротивлению.
Измерение статистического закона распределения времени жизни неравновесных
813210
Формула изобретения
Составитель Н. Пантелеева
Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга
Тираж 907 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор С. Тимохина
Заказ 288/51 носителей осуществляется следующим образом.
СВЧ 1 генератор 1 работает на фиксированной частоте, соответствующей резонансной частоте резонатора с полупроводником. При этом импульсы фотопроводимости с длительностью, пропорциональной времени жизни носителей, образуются при освещении частей полупроводника 6 светодиодом 8, запитываемым генератором 9 прямоугольных импульсов, и подаются на анализатор 13 импульсов, находящийся в режиме
10 временного анализа (в этом режиме анализатор осуществляет построение зависимости числа импульсов с данной длительностью от величины длительности) . Работа механизма) 7 перемещения, датчика 15 скорости перемещения и управляемого генератора 16 синхроимлульсов аналогична случаю измерения удельного сопротивления, поэтому плотность распределения импульсов по длительности, измеренная анализатором 13, является искомой плотностью вероятности времени жизни носителей ПП материала.
Таким образом, введение в устройство новых элементов приводит к возможности измерения статистических закономерностей распределения времени жизни неравновесных носителей и удельного сопротивления материала полупроводника. Положительный эффект проявляется в увеличении процентра выхода годных приборов и более эффективном (экономичном) использовании дорогостоящего ПП материала.
Устройство для измерения удельного сопротивления высокоомных полупроводниковых материалов и времени жизни свободных носителей тока по авт. св. № 347691, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения геометрических и статистических закономерностей распределения электрофизических параметров, в него введены последовательно соединенные датчик скорости перемещения и управляемый генератор синхроимпульсов, выходы которого соединены соответственно с входами генераторов пилообразных и прямоугольных импульсов, а датчик скорости перемещения подключен к механизму перемещения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
i. Авторское свидетельство СССР № 347691, кл. G 01 R 27/28, 1970 (прототип).
