Устройство для исследования параметров локализованных состояний в полупроводниковых структурах

(51)5 6 01 й 31/26 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬС ВАНИЯ Х СО- ОВЫХ ойстве ературти элеческой автогезделизового выбор.1 ил.(71) Воронежский технологический институт (72) В.Д,Линник, М.М.Стрилец и С,А,Титов (56) Антоненко В.И., Ждан А.Г. Прецизионная система электронной стабилизации высокочастотной емкости МДП-структур,Приборы и техника эксперимента, 1986, М 4..опзоп К,М- Арр,Р)уз.1 ей, 1979, ч.34, М 11, р.802,Изобретение относится к.электронной технике, предназначено для измерения и контроля электрофизических параметров полупроводниковых структур (р-л-переходов, барьеров Шоттки, МДП-структур и т.п,). 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 клеммами 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 УВХ 9 на варикап 6 и обратная связь через блоки(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДО ПАРАМЕТРОВ ЛОКАЛИЗОВАННЬ СТОЯНИЙ В ПОЛУПРОВОДНИК СТРУКТУРАХ(57) Сущность изобретения; в устр обеспечивается компенсация темп ных и временных изменений емкос ментов колебательного конт паразитных емкостей путем периоди стабилизации собственной частоты нератора. Устройство включает ра тельный конденсатор, два блока фа дискриминатора частоты, два блока ки-хранения, ключ и блок управлени второго ФДЧ 8 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. фУстройство работает следующим абра- (ф зом, Управляющее устройство 12 обеспечи- а вает два режима работы заявляемому 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 состоянии выборки, УВХ 10 - в состоянии хранения, выключатель 3 разо- ъ Мкнут, Частота автогенератора 1 подстраивается блоком 7 к частоте 1 ог 1 опорного генератора блока 7, УВХ 9 передает выходной сигнал блока 7 на варикап 6 и 1 =1812530 10 15 20 25 Э 5 40 45 ЬС 1 = ЬСп 50 Со-Со+С+С, Со-емкость контура, С,- емкость варикапа, Сп - паразитные емкости (емкости кабелей, монтажа, входная емкость автогенератора и т,д.).В режиместабилизации емкости образца сигналы с устройства управления переводят УВХ 9 в состояние хранения, УВХ 10 - в состояние выборки, выключатель 3 - в замкнутое состояние, Частоты автогенератора 1 подстраивается блоком 10 к частоте опорного генератора Ьог 2 блока 8, т.е. 1 = Ьог 2 где С 4 - 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 Ь 1, вызванный температурно-временным дрейфом паразитной емкости Сп: Тогда напряжение на выходе блока 7 изменится на такую величину ЬО, которая обеспечит изменение емкости образца на ЬС 4 = ЬСп, таким образом, чтобы частоты 1 оа и 1 снова сравнялись, В результате вольтметр фиксирует напряжение О = О 4 4. +ЬО, где О 4- напряжение, необходимое для стабилизации емкости образца на уровне С 4, ЬО - ошибка в измеряемом напрякении, связанная с температурно-временными изменениями паразитной емкости Сп.После переключения системы в режим стабилизации частоты частота автогенератора 1 путем изменения блоком 7 емкости варикапа изменяется и становится равной ог ъ ТС 7 ТЕ й " ъБ С 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 ЬСв" ЬСп, тогда Таким образом, напряжение, фиксируемое вольтметром, вновь возвращается к первоначальному значению Оа, а составляющая й 3 в 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 автогенераТираж ПодписноеИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина тора, выход которого соединен с входамифазовых детекторов частоты, выходы которых соединены с входами блоков выборки-хранения, управляющие входы которыхподключены к первому и второму выходам 5блока управления, второй выход которого соединен также с управляющим входом ключа, причем второй вывод варикапа и второй вывод параллельного резонансного контура соединены с общей шиной, вцход второго блока выборки-хранения подключен к входу вольтметра,