Устройство для измерения емкости мдп-структур

 

on HCAHNE

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ (и)995028

Союз Советск их

Социалистическик .Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву N 635М1 (22) Заявлено 12. 01.81 (21) 3235134/18-21 с присоединением заявки №. (23) Приоритет (5!)М. Кл.

G 01 R 31/26

Гесударстееииые комитет

СССР (53)УДК 621

° 382.3 .(088 ° 8) Опубликовано 07.02.83. Бюллетень ¹ 5

Ill делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 08.02.83 (72) Авторы изобретения

А. Н. Благодаров и В. ф. Бородзюля

Ленинградский ордена Ленина политехнич им, M. И. Калинина (7!) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИКОСТИ

NAfl-СТРУКТУР

Изобретение относится к измерению и контролю электрофизичеоких параметров полупроводников и может быть использовано для оценки качества технологического процесса при производстве твердотельных микросхем на основе ИДП-структур.

По основному авт. св У 635441 известно устройство для измерения ем- -,о кости ИДП-структур, содержащее источник напряжения смещения и .дифференциальный усилитель, соединенные с компаратором, причем источник Н8п ряжения смещения, схема формирования выходного сигнала и устройство инди- кации соединены параллельно, выход дифференциального усилителя соединен с управляющим, а выход генератора импульсов — .с аналоговым входами схемы щ формирования выходного сигнала.

Образец испытуемой ИДП-структуры включен в плечо емкостного моста, образующего компаратор (1 1.

Недостатком устройства является необходимость фиксирования состояния ИДП-структуры по ее высокочастотной емкости, а так как емкость. измеряется на больших тестовых сигналах, то ее значение нельзя применять в общеизвестных моделях для генерационно-рекомбинационных процессов в обедненном слое полупроводника для определения времени жизни носителей заряда.

Целью изобретения является расши" рение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения емкости ИДП-структур введены регулируемый источник постоянного эталонно" го напряжения и дифференцирующий вольтметр, причем регулируемый источник постоянного эталонного напряжения включен между выходом компаратора и одним из входов дифференциального усилителя, а дифференцирующий д КТ 2й

S {, 1т ) I где и;4

Э 995028 вольтметр подключен параллельно источнику напряжения смещения.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит компаратор 1 (мостовая схема), источник 2 напряжения смещения, генератор 3 импульсов, схему 4 формирования выходного сигнала (аналоговый ключ), дифференциальный усилитель 5, дифференциру- 1О ющий вольтметр 6, регулируемый источник 7 постоянного напряжения ия-! пульсный вольтметр 8.

На компаратор 1 от источника 2 напряжения смещения подается постоян» 15 ное напряжение. Компаратор (мостовая схема) 1 содержит образец С„,„„. компенсирующую емкость С„ =Ср и две емкости нагрузки Сц„ и С„ . Ha одну диагональ мостовой схемы 1 с гене- щ ратора 3 импульсов через схему 4 формирования подается импульсное напряжение, Схема 4 управляется сигналом с выхода дифференциального усилителя 5, входы которого через регулиру- 25 емый источник 7 постоянного эталонного напряжения соединены с второй диагональю моста, причем скорость изменения напряжения на выходе схемы

4 автоматически устанавливается такой, чтобы величина. неравновесной

ЗДС ЬЯ в оставалась на неизменном уровне и равнялась установленному значению напряжения на источнике L4 .

Применение в предлагаемом устройстве источника 7 постоянного эталонного напряжения, включенного встречно по отношению к напряжению неравновесной ЗДС Ь4, вырабатываемой в полупроводнике, позволяет устанавливать уровень неравновесного состояния МДП-структуры, задавая источни-ком 7 определенные значения U . Автоматическая система устройства обратной связи, отрабатывая сигнал

45 ошибки через схему 4 формирования выходного сигнала, подает на МДП-структуру импульсное напряжение, которое соответствует определенному значению

59 и скорость изменения которого регистрируется дифференцирующим

50 вольтметром 6.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет на время действия возмущающего импульса поддерживать

МДП-структуру на заданном уровне неравновесного состояния, который задается величиной @1 =U, и опреде4 лят ь с корост ь и зменения К --6ч(6 t возмущающего структуру напряжения.

Определив величины и а и по известным значениям й1, и„ и СР МДПструктуры можно определить объемное время жизни неосновных носителей заряда Фо в полупроводнике иэ выражений где q - заряд электрона;

- диэлектрическая проницаеи мость полупроводника, Генерационное время жизни неосновных носителей заряда с в полупроводнике МДП-структуры можно определить из выражения собственная концентрация носителей заряда в полупроводнике; концентрация доноров в полупроводнике; постоянная Больцмана; температура; инверсионный изгиб зон в полупроводнике.

Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что оно позволяет непосредственно Регистрировать и поддерживать на заданном : уровне неравновесную величину разности изгибов зон в полупроводнике МДПструктуры, на которую действует импульсное напряжение. Регистрация неравновесного состояния структуры по величине 5Ц <, а не по высокочастотной емкости структуры, значительно расширяет частотный диапазон измерения состояния МДП-структур.

В предлагаемом устройстве к МДПструктуре прикладывается меньшее импульсное напряжение, чем для случая приложения напряжения к структуре при свободной ее релаксации к установившемуся неравновесному состоянию. Зто происходит в результате того, что предлагаемое устройство практически скачком выводит МДП-структуру на выбранный уровень ЬЧ, а вре995028

Составитель Н. Чистякова

Техред А. Бабинец Корректор В. Бутягв й» «3ю

Ти аж 08 Подписное

Редактор Н. Гунько

Заказ 634/31 р ?

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. М5 филиал llflll "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

5 мя поддержания структуры в этом неравновесном состоянии всегда может быть сделано на порядок величины. меньше временй свободной релаксации

ИДП"структуры к своему -установившемуся неравновесному состоянию.

Таким образом, предлагаемое устройство значительно увеличивает частотный диапазон измерений (на 2-3 по- о рядка) и повышает точность измерений (104), так как в нем не используется малосигнальный высокочастотный тестовый сигнал для регистрации состояния ИДП-структуры.

Предлагаемое устройство позволит повысить точность и экспрессность контроля качества изготовления МДПструктур. 2D

6 формула изобретения

Устройство ддя измерения емкости

ИДП-структур по авт. св. N 635441, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воз можностей, в него введены регулируемый источник постоянного эталонного напряжения и дифференцирующий вольт". метр, причем регулируемый источник постоянного эталонного напряжения включен между выходом компаратора и одним .из входов дифференциального усилителя, а дифференцирующий вольт" метр подключен параллельно источнику напряжения смещения.

Источники информации, -принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 635441 кл. G 01 R 31/26; 1977 (прототип).