Прибор для измерения концентрации примесей в полупроводниках

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,317007 Союз Советских Социалистических Республикависимое от авт. свидетельстваМПК С 01 г 31(2 аявлено 05.1,1970 ( 1392503/26-2присоединением заявкиомитет по делам риоритет аобретений и открытипри Совете МинистровСССР Опубликовано 07.Х.1971. Бюллетень3 Дата опубликования описания ЗО.ХП.1971 1.382,2 (088.8) авторыизобретения. Пантуев, В. И, Прилипко и плев аявител ИБОР МЕРЕНИЯ КО В ПОЛУПРОВ РИМЕСЕЙ ЕНТРА НИКАХ 2 Изобретение относится к ооласти электронной техники и может быть использовано для измерения, концентрации примесей и удельного сопротивления полупроводниковых материалов на заданных глубинах от поверхности при неразрушающем промышленном контроле качества полупроводников.Известен прибор для определения концентрации примесей вблизи поверхности полупроводника вольт-емкостным методом, содержа щий генератор высокой частоты, манипулятор, обеспечивающий контакт полупроводника с измерительных устройством, детектор и вольтметр, На поверхности полупроводника создается барьерный переход путем металли зации небольшого участка поверхности. Барьерная емкость изменяется от приложенного к контактам перехода запирающего напряжения смещения, к переходу подключают генератор высокой частоты и измеряют величины 20 емкостей для двух значений напряжения смещения, концентрацию примесей вычисляют по формуле,Для определения концентрации примесей требуется много времени на измерения и вы числения; кроме того, ручное управление регулирующими элементами прибора понижает точность измерений. Длительное время измерения приводит к дополнительной потере точности при использовании жидкометалличе ских контактов для создания барьера (применяемых при неразрушающих испытаниях полупроводниковых материалов), пз-за плохой временной стабильности параметров таких контактов.Цель изобретения - обеспечить экспресс- измерения непосредственной величины концентрации примесей и повысить точность нзмерещш.Поставленная цель достигается тем, что детектор соединен с одним из входов дифференциального усилителя постоянного тока, второй вход которого подключен к двум источникам стабильного напряжения постоянного тока через переключатель, управляемый генератором низкой частоты, а выход дифференциалыого усилителя иодкло 1 ен к 1 сонтак там барьерного перехода и через емкость к регистрирующему прибору.На чертеже представлена блок-схема описываемого прибора.Прибор состоит пз генератора 1 высокой частоты; манипулятора 2 для подключения исследуемого образца 8 полупроводника последовательно с измерительным токовым резистором 4; усилителя б высокой частоты; детектора б, дифференциального усилителя 7 постоянного тока, второй вход которого через реле 8 (катушка последнего соединена с ге нератором переключения 9) соединен с источником 10 стабилизированных опорных напряжений, выход усилителя 7 подключен к контактам исследуемого образца в манипулятореи через разделительный конденсатор 11 - квольтметру 12 переменного тока,5Описываемый прибор работает следующимобразом.Прн подключении контактов исследуемогообразца д к манипулятору па вход усилителя 5 высокой частоты поступает сигнал с амплитудой, пропорциональной барьерной емкости С образца, После усиления сигнала иего детектирования на вход дифференциального усилителя 7 поступает постояш ое напряжение Спо величине соответствуощее С, 15На второй вход дифференциального усилителя подано постоянное напряжеше С черезконтакты реле 8, Это напряжеш е равно напряжению па выходе детектора, если к манипулятору подключена эталонная емкость Сг,20вместо образца. Разница между У, и Г вслучае разбаланса усиливается в усилителе T.Полученное напряжение раз баланса= (lс - 1",1) К подается к образцу 3 как напряжение смещения. Если (У, - У) )О, то 25смещение уменьшает емкость барьерного перехода. Это в свою очередь уменьшает сигнал на входе усилителя 5 и, следовательно,У,. Процесс устанавливается, когда смещение отрегулирует емкость С тяк, что У, ста- З 0нет почти равным /. При этом С=-С 1,Если ко входу дифференциального усилителя подключить не г/1, а (/2, емкость С установится равной некоторому значсшпо С 2. Приэтом смещение Ъ 2 а переходе станет соот- З 5ветствовать новому зпачешпо С=С 2. При переключении Уг и 112 величина смещения пр;1 обретает перемешую составляющую с амплитудой ЛР= (2 - У). Вольтметр 12 измеряет эту амплитуду через разделительный 40конденсатор 11.Величина ЛУ пропорциональна вели пшеизмеряемой концентрации У.Величины С, и С 2 заданы стабильпымп потенциалами У 1 и /2, поэтому С, и С 2 - константы,КогцентрацияМ -2, - А(У, - Г)=ЛЛУ,С 1 С 2Е 0 ,г 5 Сг - С 2 502 С 1 - С2где: А=(Сг С 2) е:-О,г Я- постоянная величина, неизменная для данного типа прибора и вычисляемая при его конструировании. Зная величшу А, устанавливают соответствие между показаниями вольтметра 12 и концентрацией Л. Вольтметр для удобства снабжают шкалой, проградуировапной в единицах концентрации, Величшу задаваемой глубпньг при необходимости пзмепгпот посредством выбора напря(1 1 2Измерение концентрации с помощью описанного прибора осуществляют следующим образом. Б манипулятор помещаОт исследуемый образец:юлупроводшка, и по шкале прибора 12 отсчитывают значение концентрации примесей в полупроводнике па заданной глуб;ше,Описываемый прибор позволил значительноо сократить время измерений и получитьепосредствешый отсчет измеряемой концепт. рации без дополнительных построеншг графи- КОВ и ВЫЧПСЛЕНИ 1.В описываемом приборе возможно использование жидкометаллическнх контактов для создашгя барьера, что упрощает подготовку поверхности полупроводников к измерениям.Описываемый прибор может быть использован для промышленного неразрушающего контроля полупроводников прп их массовом производстве.П р ед м ет изобретенияПрибор для измерения концентрации примесей в полупроводниках по вольт-емкостной характеристике барьерного перехода, содержащий последовательно соединенные генератор Высо.ОЙ с 1 ястоты мяц 1 плятор усили. тель, детектор и регистрирующий прибор, от.гичагоцийся тем, что, с целью проведения экспресс-измерений непосредственной величины концентрации примесей и увеличения точ ости измерений, детектор соединен с одним пз входов дифференциального усилителя постоянного тока, второй вход которого подклОеп к ДВум источпикаъ стабилыОГО напряжения постоянного тока через переключатель, управляемый генератором низкой частоты, а выход дифференпиального усилителя подключен к контактам барьерного перехода и через емкость к регистрпруОщем прибору.Заказ 3646718 Изд.1564 Тираж 473 ПодписноеЦНИИПИ Комитета пэ делам изобретений и открытий нри Совсте Мшгистров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 45типография, пр. Сапунова, 2