Устройство для измерения параметров мдп структур

(56) 1. Магс 1 ваКФгосйешса 1 Яос21 8, р.1207-1212. 9 3А.А.Столяр ал МВТУ им.Н.Э Кудин В.Д. Меогии производыхприборов. с. 48-50. ЗМЕРЕНИЯ содержащеес выхорвая клемуемой струкодключения динена стывающего ДЛЯ И ТУР, стоты на пе сслед для и ы сое аэвер 88.8)Ч, доигпа 1 о 1 Е 1 есеСу,чо 1,123, 1976,2. Концевой Я.А. тоды контроля техно ства полупроводнико М., "Энергия", 1973(54)(57) УСТРОЙСТВО ПАРАМЕТРОВ МДП-СТРУ генератор высокой ч дом которого соедин ма.для подключения туры, вторая клемма исследуемой структу выходом генератора напряжения и с последовательно соединенными разделительным конденсатором и измерительным резистором, последовательно соединенные усилитель и детектор и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е,е с я тем, что,с целью увеличения точности измерения, оно снабжено двумя блоками памяти, блоком формирования .опорного напряжения, компаратором и диффе . ренциатором, при этом второй выход генератора развертывающего напряжения соединен с первым входом первого блока памяти, второй вход которого подключен к выходу детектора и к входу дифференциатора, выход ко торого соединен с первым входом ком паратора, второй вход которого подключен к выходу блока формирования опорного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а вход блока регистрации соединен с выходом второго блока памяти, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора.Изобретение относится к контролюпараметров полупроводниковых приборов и может быть использовано дляоценки качества технологическогопроцесса в проиеводстве МДП-БИС.Известно устройство для иэмере 5ния емкости МДП-структур, содержащее генератор импульсов, компаратор,блок формирования выходного сигналаи блок регистрации - двухкоординатный самописец, а также сопротивление нагрузки, включаемое последовательно с испытуемым образцом МДЧструктуры, усилитель и блок управ"ления 13.Недостаток устройства заключается в том, что оно не может использоваться для измерения напряжениявключения МДП-структур из-за изменения емкости окисла вследствие разброса его толщины, концентрации при Ьмеси в полупроводникею , а также,площади верхнего электрода, что наиболее характерно при применении ртутного зонда. Минимальная емкость МДПструктуры в режиме сильной инверсии 25может превысить уровень емкости., прикотором Фиксируется напряжение смещения, что не позволит измерить напряжение инверсии структуры.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство, содержащее генератор развертки и генератор высокойчастоты, соединенные через измеряемую структуру и разделительный конденсатор, соединенный с выходом генератора развертки и с измерительнымрезистором, подключенным к входу детектора через усилитель, и блок регистрации, которым является двухкоор. 40динатный самописец С 21.Недостатком известного устройстваявляется значительная трудоемкостьи низкая точность измерений вследствие того, что напряжение включенияОпределяется графическим методом из 45вольтфарадной характеристики.Цель изобретения - увеличение точности измерений параметров МДП- структур.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор высокой частоты, с выходом которого соединена первая клемма для подключения исследуемой структуры, вторая клемма для подключения исследуемой структуры соединена55 с выходом генератора развертывающего напряжения и с последовательно соединенными разделительными конденсатором и измерительным резистором, последовательно соединенные усилитель бО и детектор, и блок регистрации, дополнительно введены два блока памяти, блок формирования опорного напряжения, компаратор и дифференциатор, при этом второй выход генератора развертывающего напряжения соединен с первым входом первого блока памяти, второй вход которого подключен к выходу детектора и к входу диф- Ф.ренциатора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока Формирования опорного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а вход блока регистрации соединен с выходом второго блока памяти, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора.На Фиг. 1 приведена функциональная схема, поясняющая работу устройства; на Фиг, 2 - полные временные диаграммы,работы устройства.Устройство содержит генератор 1 ввысокой частоты, с выходом которого соединена первая клемма 2 для подключения исследуемой структуры, вторая клемма 3 для подключения исследуемой структуры соединена с выходомгенератора 4 развертывающего напряжения и с последовательно соединенными разделительным конденсатором 5 и иэмерйтельным резистором б, последовательно соединенные. усилитель 7 и детектор , и блок 9 регистрации, два блока 10 и 11 памяти, блок 12 Формирования опорного напряжения, компаратор 13 и дифференцкатор 14, при этом второй выход генера.тора 4 развертывающего напряжения соединен с первым входом первого блока 10 памяти, второй вход которого подключен к выходу детектора 8 и входу дифференциатора 14, выход которого соединен с первым входом компаратора 13, второй вход которого подключен к выходу блока 12 формирования опорного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока 10 памяти, а вход блока 9 регистрации соединен с второй клеммой 3 для подключения исследуемой структуры через второй блок 11 памяти, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 13.Устройство работает следующим образом.Исследуемую структуру подключают к клеммам,2 и 3. В исходном состоянии на выходе генератора 4 развертывающего напряжения имеется напряжение О (Фиг. 2 о 1, при котором ЯДП- структура находится в режиме обогащенияВысокочастотный согнал, снимаемый с выхода высокочастотного генератора 1 О Фиг. 2 о) и пропорциональный емкости МДП-структуры, через разделительный конденсатор 5 выделяется на резисторе б, усиливается усилителем 7 и детектируется детектором 8, После запуска генератора 4 развертывающего напряжения первый блок 10 памяти запоминает напряже.1068848 ггпу ЯИВ ОЮ ОВ КИПИ Заказ 11457/40 Тираж 711 Подписно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная ние О фиг.2 Е) на выходе детек" тора 8, которое соответствует навыходе емкости окисла МДП-структуры, а на выходе блока 12 формирования опорного напряжения появляется напряжение 0 (фиг.26), равное производной.,вольт-фарадной характеристики при напряжении включения. Напряжение (фиг.2 г), пропорциональное емкости структуры, с выхода детектора 8 поступает на дифференциатор 14, дифференцируется и подается на вход компаратора 13. Так как при напряжениях, близких к напряжению вклю- чения, производная вольт-фарадной характеристики изменяется в большей степени, чем величина емкости, то регистрацию напряжения включения при заданном уровне производной можно определить с большей точностью. Для повипения точности измерений за даваемый уровень производной корректируется в зависимости от величины емкости структуры в режиме обогащения путем изменения опорного напряй жения на одном из входов компаратора 18. При равенстве опорного напряжения и сигнала с выхода дифференциатора 14 на выходе компаратора 13 появляется сигнал фиг. 2 ф, поступающий во второй блок 11 памяти, который запоминает напряжение, которое было в этот момент на МДП-структуре. Напряжение включения МДП-струк туры, зафиксированное вторым блоком 11 памяти, измеряется блоком регистрации.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять напряжение включения МДП-структуры независимо от толщины диэлектрика, площади верхнего электрода и концентрации примеси в проводнике.Ероме того, обеспечивается возможность с большей точностью измерять параметры, в том числе напряжение включения МДП-структур, и использовать предлагаемое устройство в операционном контроле при производстве МДП-БИС и СБИС.