Устройство для измерения распределения удельного сопротивления полупроводниковых материалов

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные сверхвысокочастотный генератор, вентиль, измерительный резонатор квазистатического типа с индуктивным штырем, установленным на торцевой стенке, и соосно с ним отверстием связи с исследуемым полупроводниковым материалом в другой торцевой стенке, сверхвысокочастотный детектор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, к выходу сверхвысокочастотного детектора последовательно подключены времяамплитудный преобразователь и блок вычитания, выход которого соединен с управляющим входом введенного механизма осевого перемещения индуктивного штыря.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм осевого перемещения индуктивного штыря выполнен в виде ультразвукового генератора, а индуктивный штырь - в виде стержневого концентратора ультразвука.

Изобретение относится к измерительной технике сверхвысоких частот.
Известно устройство для измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов, содержащее последовательно соединенные сверхвысокочастотный генератор, вентиль, измерительный резонатор квазистатического типа с индуктивным штырем, установленным на торцовой стенке, и соосным с ним отверстием связи с исследуемым полупроводниковым материалом в другой торцовой стенке, сверхвысокочастотный детектор и индикатор.
Недостатком известного устройства является невысокая точность измерений из-за неконтролируемых изменений воздушного зазора между торцом индуктивного штыря, стенкой резонатора и поверхностью полупроводникового материала, обусловленных неоднородностью рельефа поверхности образца.
Цель изобретения - повышение точности измерений.
Для этого в устройстве для измерения распределения удельного сопротивления полупроводниковых материалов к выходу сверхвысокочастотного детектора последовательно подключены время-амплитудный преобразователь и блок вычитания, выход которого соединен с управляющим входом введенного механизма осевого перемещения индуктивного штыря. При этом механизм осевого перемещения индуктивного штыря выполнен в виде ультразвукового генератора, а индуктивный штырь выполнен в виде стержневого концентратора ультразвука.
На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения распределения удельного сопротивления полупроводниковых материалов.
Устройство содержит сверхвысокочастотный генератор 1, вентиль 2, измерительный резонатор 3 квазистатического типа с индуктивным штырем 4, сверхвысокочастотный детектор 5, индикатор 6, механизм 7 осевого перемещения индуктивного штыря 4, время-амплитудный преобразователь 8, блок 9 вычитания, измерительный резонатор 3, через отверстие связи связан с исследуемым полупроводниковым материалом 10, изолированным от стенки измерительного резонатора 3 при помощи диэлектрической пленки 11.
Устройство работает следующим образом.
Сверхвысокочастотная мощность от генератора 1, работающего в непрерывном режиме на фиксированной частоте, через вентиль 2 поступает на измерительный резонатор 3, в емкостном зазоре которого находится локальная область исследуемого полупроводникового материала 10. При этом индуктивный штырь 4, жестко связанный с механизмом 7 осевых перемещений, совершает колебания относительно своей оси с некоторой амплитудой, формируя тем самым на выходе резонатора 3 радиоимпульсы резонансной кривой резонатора 3, соответствующие моменту прохождения штырем 4 точки резонанса при прямом и обратном ходе. Получающаяся на выходе детектора 5 последовательность импульсов прямого и обратного ходов штыря, временной интервал T(d_з) между которыми является функцией величины воздушного зазора d_з между свободным торцом штыря 4 и поверхностью полупроводникового материала 10, подается на вход индикатора 6 и время-амплитудного преобразователя 8. С выхода время-амплитудного преобразователя 8 напряжение U, пропорциональное временному интервалу T(d_з) между импульсами прямого и обратного хода штыря 4, поступает на блок 9 вычитания, на второй вход которого подается опорное напряжение U_o. На выходе блока 9 вычитания формируется разностное напряжение U(d_з)₇ = U_o - U(d_з). Полученное напряжение U(d_з) подается на механизм осевого перемещения для изменения амплитуды колебаний штыря 4 (или его среднего положения) до тех пор, пока разностное напряжение U(d_з) не станет равным нулю. Тем самым величина воздушного зазора d_з (то есть величина коэффициента включения) поддерживается заданной и постоянной для всех исследуемых локальных областей полупроводникового материала 10. Значит в показаниях индикатора 6 отсутствует погрешность измерений, обусловленная влиянием неплоскостности (рельефа) полупроводникового материала 10 на величину удельного сопротивления.
Для обеспечения необходимой амплитуды для компенсации рельефа образца при уменьшении усталостных явлений в месте подвижного соединения индуктивного штыря 4 со стенкой резонатора 3, противоположной емкостному зазору, штырь выполнен в форме стержневого концентратора ультразвуковых колебаний, а в качестве механизма 7 осевого перемещения использован генератор ультразвука. При этом за счет эффекта усиления ультразвуковых колебаний, присущего стержневому концентратору, амплитуда колебаний свободного штыря 4 будет больше, чем в месте его соединения с противоположной стенкой резонатора 3.
Таким образом, использование данного устройства позволяет исключить погрешность измерений, связанную с неравномерностью включения измеряемой области полупроводникового материала 10 в измерительной резонатор 3, обусловленную влиянием рельефа поверхности полупроводника, и тем самым повысить точность измерений.