Устройство для определения генерационного времени жизни неосновных носителей заряда в мдп-конденсаторах

809194 СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 01 й 31 РЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С(71) Институт физики полупроводников Сибирского отделения АН СССР(56) 1. а 1 ава Ь.А.Т, Но 1 вев ГфОп сне десегвпаОоп;о 5 ййе зцгУасегесовЫ пас 1 оп че 1 ов 1 су тгов йЬейгапз 1 епй гевропве оЮ М 18-Мгц сцгев(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯГЕНЕРАЦИОННОГО ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВ"НЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В МДП"КОНДЕНСАТОРАХ, содержащее усилитель высокой .цастоты с амплитудным детектором,генератор импульсов, генератор высокой цастоты, стробоскопический детектор, два выхода которого соединены с входами самопиаущего потенци"омвтра, схему синхронизации, первыйвыход которой соединен с первым вхо"лом стообоскопического детектора,а второй выход соединен с генерато- ром импульсов, выход которого соединен с первой клеммой для подключения испытуемого МДП"конденсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения производительности и точности, в него введены последовательный колебательный контур, содер жащий катуаку индуктивности и калиброванный конденсатор, усилитель тока и коммутатор тока, второй вход которого соединен с третьим выходом схемы синхронизации, а выход - с входом усилителя тока, выход которсго соединен с вторым входом стробоскопического детектора, третий вход Е которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, вход которого подключен к первому выводу катуаки индуктивности последовательно колебательного контура, к выходу генера-" тора высокой частоты, к первому входу коммутатора тока причем с вто рым выводом катувки индуктивности вев и первым выводом калиброванного кон- Щ денсатора последовательно колебатель" Д ного контура соединена вторая клем" (р ма для подключения испытуемого МДП- конденсатора.919486 з периментальных зависимостей С(й), С (Ч)соотношением СА А (И дР 10 20 Недостатком известного устройства является необходимость графического дифференцирования экспериментальной зависимости, что снижает точность результатов и исключает возможность быстрой обработки данных эксперимента. Кроме того, известное устройство., не учитывает неоднородность легирования полупроводника в МДП-конденсаторе. ЗО Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для определения генерационного времени жизни неосновных носителей в МДП-структурах, содержащееусилитель высокой частоты с амплитудным детектором, генератор импульсов,генератор высокой частоты, стробоскопический детектор, два выходакоторого соединены с входами самопишущего потенциометра, схему синхронизаций, первый выход которой соединен с первым входом стробоскопического детектора, а второй выход соединен с генератором импульсов, выходкоторого соединен с первой клеммойдля подключения испытуемого МДП-конденсатора, высокочастотный мост,выход которого соединен с клеммойдля подключения подложки испытуемого МДП-конденсатора, включенного визмерительное плечо моста 23,Генерационный ток 3 (для зависимости Цербста) определяется из экс 1Изобретение относится к устройствам, предназначенным для иссле дования электрофизических свойств полупроводниковых материалов и может быть использовано при контроле МДР- структур для изготовления приборов с зарядовой связью.Известно устройство для измерения генерационного времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводнике МДР-конденсатора, содержащее генератор импульсов, генератор высокой частоты, усилитель высокой частоты с амплитудным детектором, двухкоординатный самопишущий потенциометр, причем генератор импульсов и генератор высокой частоты подключены к металлическому электроду МДП" конденсатора, а выход усилителя вы-сокой частоты, включенного в цепь подложки МДП-конденсаторам, соединен с х-входом самопишущего потенциометра 1 3 где Ч - напряжение импульса;Со - высокочастотная емкостьМДП"конденсатора, измеренная сразу после приложения импульса;С А - емкость диэлектрика в МДПконденсаторе;Недостатками известного устройства являются низкая производительность и недостаточная точность, обусловленная необходимостью последовательного получения двух экспериментальных зависимостей С(с) и С (Ч) их последующего совмещения по оси С и графического дифференцирования. Это существенно снижает точность измерения генерационного времени жизни, увеличивает продолжительность измерений и обусловливает большую трудоемкость получения величины генерационного времени жизни.Данное устройство не позволяет от- . браковывать МДП-конденсаторы по величине тока диэлектрика и требует предварительного измерения тока утечки при постоянном смещении на МДП- конденсаторе.Точность определения тока генерации 3зависит от точности измерения емкосТи высокочастотным мостом, что может ограничить быстродействие данного устройства из-за необходимости сужения полосы пропускания усилителя высокой частоты для исключения влияния помех. Целью изобретения является повы"шение производительности и точностиустройства.Цель. достигается тем, что в устройстве для определения генерационного времени жизни неосновных носителей заряда в МДП-конденсаторе,содержащем усилитель высокой частоты с амплитудным детектором, генератор импульсов, генератор высокойчастоты, стробоскопический детектор,два выхода которого соединены с входами самопишущего потенциометра,схему синхронизации, первый выход 55 которой соединен с первым входом стробоскопического детектора, а второйвыход соединен с генератором импульсов, выход которого соединен с пер486Устройство работает следующим образом.Импульсное напряжение с выходагенератора 1 через разделительнуюсхему 11 периодически с периодом,большим времени релаксации измеряемого процесса, прикладывается к металлическому электроду ИДП-конденсатору 15, при этом во внешней це"пи ИДП-конденсатора протекает токперезарядки 1, обусловленный генерационными процессами в полупроводнике.Коммутатор 4 отключает вход усилителя 5 на время зарядки ИДП-кон"денсатора импульсом напряжения так,что усилитель 5 тока измеряет толь,ко ток перезарядки ИДП-конденсатора..Усилитель 3 измеряет сигнал разбаланса последовательного колебательного контура, пропорциональный . емкости ИДП"конденсатора, посколькупоследовательный колебательный контур предварительно настроен в резо.нанс при отключенном ИДП-конденсаторе.С выхода усилителей 5 и 3 периоди"ческие сигналы, пропорциональныетоку и емкости, подаются на два параЛлельных канала стробоскопическогодетектора 6, где преобразуется в постоянные напряжения для записи надвухкоординатном самопишущем потенциометре 7 граФика зависимости тока . от емкости в процессе релаксации не". равновесного обеднения, Синхронность ,работы генератора 1 импульсов, ком.мутатора 4, стробоскопического де" тектора 6 обеспечивается .блоком 8 синхронизации.,8 данном,.случае зависимость Цербс" та получается по Формулам 3 919 вой клеммой для подключения испытуемого ИДП-конденсатора, введены по" следовательный колебательный контур, содержащий катушку индуктивности и калиброванный конденсатор усилиЭ5 тель тока и коммутатор тока, второйвход которого соединен с третьим выходом схемы синхронизации, а выход соединен с входом усилителя.,тока, выход которого соединен с вторым входом стробоскопического детектора,третий вход которого соединен с выхо" дом усилителя высокой частоты, входкоторого подключен к первому выводу.катушки индуктивности последователь" .но колебательного контура, к выходугенератора высокой частоты, к первому входу коммутатора тока, причем с вторым выводом катушки ин:дуктивности и первым выводом калиброванного конденсатора последователь-.но колебательного контура соединенавторая клемма для подключения ис"пытуемого ИДП-конденсатора.Предлагаемое устройство схематично представлено на чертежеОно содержит генератор 1 импульсов, генератор 2. частоты, усилитель3 высокой частоты с амплитудным детектором, коммутатор 4 тока, усилитель 5 тока, стробоскопический де. ЗО тектор б, двухкоординатный самопишущий потенциометр 7, схему 8 синхронизации, катушку 9 индуктивности,конденсатор 1 О, разделительную схему 11, схему считыванйя тока состоящую иэ аттенюатора 12 и резис.тора 13, причем индуктивность и кон" денсатор 1 О образуют последовательный колебательный контур, подклю-.ченный к выходу генератора высокой . частоты через разделительный конденсатор 14, к выходу генератора импульсов через исследуемый ИДП-конденсатор 15 к входу усилителя вы" сокой частоты через аттенюатор 12, к входу усилителя 5 тока аттенюатора12 и резистор 13 и коммутатор 4. Двухканальный стробоскопический де" тектор б одним каналом соединяет выход усилителя 5 с х-входом самопишущего потенциометра 7, а другим каналом выход усилителя 3 с у-входом самопишущего потенциометра 7, при-, чем выходы схемы 8 синхронизации соединены с входами синхронизации Ы генератора 1 импульсов, коммутатора 4 тока, стробоскопического детектора 6- емкость диэлектрика в ИДПконденсаторе;С - емкость НДП-конденсатора.Величина генерационного временижизни определяется по Формуле 5 Составитель В .Псаломщиков Редактор О.Юркова Техред Ж,Кастелевич Корректор А.ференцЗаказ 8094/3 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 49Л ц пА а-ГАгде Г - генерационное время жизниАв полупроводнике; 10п. " собственная концентрациясвободных носителей зарядафв полупроводнике;Дв " изменение толщины слоя обеднения в полупроводнике в пре делах линейной зависимостиВот У;ЗЗ -. соответствующее изменениеАгенерационного тока;" заряд электрона. 20К преимуществам предложенного устройства следует отнести следующие.Устройство позволяет записать на самописце график зависимости тока Фперезарядки от высокочастотной емкости МДП-конденсатора, наиболее просто преобразуемый в требуемую зависимость Цербста, что позволяет существенно повысить точность, а также снизить длительность и трудоемкость измерения генерационного времени жизни. Быстродействие устройства позволяет исследовать процессы неравно" весного обеднения с длительностью от 10 фдо 10 1 с и соответственно измерять генерационное время жизни для широкого класса полупроводников включая германий и антимонид индия,Предлагаемое устроиство легко сочетается с ртутным зондом, что позволяет сортировать шайбы МДП-структур по величине генерационного вре.мени жизни а процессе производства ,приборов с зарядовойфсвязью и при;боров с зарядовой инжекцией.