Устройство для измерения параметров мдп-структур

(71) Томск ванных сис электроник(53) 621. 3 О/18-21 8185. Бюл. Ф харов, В.Л н, 10.Н.Усо й институт ем управле 2.3 (088.8 Новиков,и А.А.Широков автоматизироия и радио(56) 1. кл, С 0 2. Э 4(54) (57 ПАРАМЕТ генерат УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОВ МДП-СТРУКТУ р высокой част подключен к ш затвора МДП-с атора пилообра первому входуИЗМЕРЕНИЯ содержащее ты выход не для подруктуры, выхоного напряегистратора,которогключенияду генежения и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ исток МДП-структуры подключен квходу усилителя и первому выводуделителя, второй вывод которого со-единен с общей шиной, выход усилителя подключен к входу детектора,дифференциатор, выход которого соединен с вторым входом регистратора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения быстродействия иточности измерения, в него введенызадатчик эталонных сигналов, коммутатор и дополнительный регистратор,причем выход детектора соединен спервым входом коммутатора, второйвход которого подключен к задатчикуэталонных сигналов, первый выход коммутатора соединен с входом дифференциатора, а второй выход - с первымвходом дополнительного регистратора,второй вход которого подключен квыходу генератора пилообразного напряжения.11792Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено в электронной технике для измерения параметров МДП-структур и приборов на их основе. 5Известно устройство для измерения параметров МДП-структур, содержащее измерительный генератор, питающий трансформаторный мостик, вторичная обмотка которого через калибра О ванную проводимость подключена к входу операционного усилителя, содержащего в петле обратной отрицательной связи селективный фильтр, а выход операционного усилителя через 15 детектор соединен с индикаторным устройством 1 .Устройство позволяет проводить измерения полных проводимостей и емкостей МДП-структуры, состоящих из 20 компонент для различных ее областей; области пространственного заряда, границы полупроводник - диэлектрик, окисла.Недостатком такого устройства яв - 25 ляется ограниченная область его применения, так как оно не позволяет определять важные параметры областей МДП-структуры и, в частности, эффективное время жизни носителей заряда , в полупроводнике, скоростьТповерхностной генерации (рекомбинации) Б и распределение плотности поверхностных состояний И (ь) по ширине запрещенной зоны полупро 35 водника.Наиболее близким к предлагаемомупо техническому решению является устройство для измерения параметров. МДП-структур, содержащее генераторвысокой частоты, соединенчый с затвором МДП-структуры, другой вывод которой подключен к измерительному резистору делителя, генератор пилообразного напряжения, выход которогоподключен к затвору МДП-структурыи к первому входу регистратора,электронные блоки линейного широкополосного усиления, линейного детектирования и электронного дифференцирования, соединенные последовательно и включенные между выходом делителя и другим входом регистратора 12,Устройство позволяет проводитьизмерения некоторых параметров МДПструктуры, в частности профиля распределения концентрации носителейзаряда в полупроводнике, а потом 32 гметодом сравнения полученных экспериментальных кривых. с зависимостями полученными на этом устройстве на МДП-структурах с известными параметрами, используемых в качестве эталонных, провести количественные определения, С помощью этого устройства возможно определение и других параметров МДП-структур, у которых существует зависимость между определяемым параметром и производной с 1 С/Ю.Недостатком данного устройства для измерения параметров МДП в структур, у которых существует линейная зависимость между определяемым параметром и производной дС/с 1 Ч (например профиль распределения примеси в полупроводнике), является необходимость иметь ЩП-структуры с известными параметрами, определенными какими-либо другими методами. Погрешность определения параметров измеряемой МДП-структуры складывается из погрешности выбранного метода измерения параметров известной МДП-структуры и погрешнбсти сравнения экспериментальной кривой измеряемой МДП-структуры с кривой, полученной на структуре с известными параметрами.Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерения параметров МДП-структур, содержащее генератор высокой частоты, выход которого подключен к шине для подключения затвора МДП-структуры, выходу генератора пилообразного напряжения и первому входу регистратора, исток МДП-структуры подключен к входу усилителя и первому выводу делителя второй вывод которого соединен с общей шиной, выход усилителя подключен к входу детектора, дифференциатор, выход которого соединен с вторым входом регистратора, введены задатчик эталонных сигналов, коммутатор и дополнительный регистратор причем выход детектора соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого подключен к задатчику эталонных сигналов, первый выход коммутатора соединен с входом дифференциатора, а второй выход - с первым входом дополнительного регист1179ратора, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения.На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения параметров МД 11-структур.Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, генератор 2 высокой частоты измеряемую МДП- структуру 3, делитель 4, линейный ши О рокополосный усилитель 5, линейный детектор 6, дополнительный регистратор 7, задатчик 8 эталонных сигналов, дифференциатор 9, регистратор 10, коммутатор 11. 15Устройство работает следующим образомм.В режиме работы к оммут атор а 11 "Измерение" генератор 1 задает на входы МДП-структуры 3, регистраторов 7 и 10 медленно меняющееся (пилообразное) напряжение. Регистраторы 7 и 10, в качестве которых могут быть использованы., например, двухкоординатные самописцы, используют это напряжение для создания развертки по соответствующей оси.Тестовый сигнал с генератора 2 высокой частоты подается на затвор МДП-структуры. С делителя 4 напряжение усиливается широкополосным усилителем 5, детектируется линейным детектором 6.С выхода линейного детектора 6 напряжение, пропорциональное теку 35 щему значению емкости МДП-структуры 3, поступает через коммутатор 11 на вход дифференциатора 9 и первого регистратора 7, вызывая развертку по соответствующей оси, регистратор 7 строит вольт-фарадную характеристику МДП-структуры 3. С выхода дифференциатора 9 напряжение,. пропорциональное производной вольт-фарадной характеристики, поступает на вход второго регистратора 10 и фиксируется им по соответствующей оси.После записи вольт-фарадной кривой и ее производной коммутатор 11 переключают в режим "Калибровка". В этом режиме коммутатор 11 отключает выход линейного детектора 6 и подключает выход задатчика 8 эталонных сигналов к входу первого регистратора 7 и через дифференциатор 9 - к входу второго регистратора 10.Задатчик 8 задает на входы регистратора 7 и дифференциатора 9 232 4калиброванные сигналы в виде импульсного напряжения треугольной формы, длительность и амплитуда которых могут быть точно заданы.Дифференциатор 9 формирует на выходе по сигналу с задатчика 8 напряжение прямоугольной формы, которое поступает на регистратор 10, При этом амплитуда этого напряжения равна производной треугольного импульса, зарегистрированного регистратором 7. Амплитуда треугольного импульса пропорциональна значению емкости.Измеренное абсолютное значение производной дСЯЧ используют для расчета абсолютных значений распределения. плотности поверхностных состояний Из( ) В выражениигде 1 В повеРхностный потенциалфскорость диэлектрикав ЩП-структуре, измеренная с помощью ре-,гистратора 7теоретическая дифференциальная емкость области пространственного заряда,С измеренная дифференциальная емкость ДМПструктуры при приложении напряжения ЧфОСЯ 1 в ,теоретически рассчи-танная производнаяс 1 С /Ю -измеренная производная.Измеренное абсолютное значение производной ЙС/ЙЧ позволяет дополнительно определить и другие параметры МДП-структуры," скорость поверхно стной генерации Б и эффективное время жизни риз выраженияна основе зависимости в координатах1179232 абсолютное значение рассчитанная как отрезка, отсекаемогона оси ординат припостроении зависимости (3);К - угол наклона зависимости (3) к оси абсцисс. Ю С з ) и; 5) Ч СС,Нп 1 МЗаказ 56 б 7/45 Тираж 748 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 скорость развертки генератора медленно меняющегося напряжения; концентрация примеси и собственных носителей заряда в полупроводни.-15 ке соответственно, диэлектрические постоянные полупроводника и вакуума соответственнофизмеренная с помощью регистратора 7 равновесная емкость ЩП- структуры в области25 инв ер сии,Таким образом, введение задатчика эталонных сигналов, коммутатора, дополнительного регистратора позволяет количественно определять параметры МДП-структуры, у которых существует сложная зависимость от производной ДС/йЧ (например, И (у ), Бр и др.), а также другие параметры, у которых связь с оСИЧ линейна, более точно и быстро вследствие отсутствия необходимости проведения дополнительных измерений на эталонных структурах, что существенно повышает точность и быстродействие устройства.