PL103184B1 - Uklad do sprawdzania jednorodnosci polprzewodnika i pomiaru koncentracji domieszek - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad do sprawdzania jednorodnosci pólprzewodnika i pomiaru koncentracji •domieszek w glab pólprzewodnika z charakterystyk pojemnosciowo-napieciowych struktur pomiarowych, takich jak: kondensator MIS, zlacze metal-pólprzewodnik i pólprzewodnikowe zlacze p-n.

Dotychczas stosowane uklady do pomiaru koncentracji domieszek z charakterystyk pojemnosciowo-napie¬ ciowych wymienionych struktur skladaja sie z urzadzenia do pomiaru tych charakterystyk oraz urzadzen rejestrujacych takich, jak: rejestrator X-Y, woltomierz cyfrowy itp., a sprawdzenie jednorodnosci i wyznaczenie koncentracji wymaga odczytania wartosci pojemnosci i napiecia „punkt po punkcie", a nastepnie wykonania pracochlonnych obliczen. Szybkie sprawdzenie jednorodnosci i pomiar koncentracji domieszek wymaga sprzeze¬ nia takiego ukladu pomiarowego z koncówka maszyny cyfrowej, do czego potrzebny jest dostep do maszyny cyfrowej i odpowiedni uklad sprzezenia. Przykladem takiego rozwiazania jest polski opis patentowy nr 77521.

Dotyczy on metody wyznaczania profilu koncentracji przy pomocy sygnalu szybkozmiennego, a nastepnie przetworzenia otrzymanej szybkozmiennej charakterystyki C(U) na charakterystyke wolnozmienna za pomoca konwertera. Otrzymana tu charakterystyka wolnozmienna wymaga analizy przy pomocy maszyny cyfrowej.

Stosuje sie tez uklady elektroniczne pozwalajace na bezposredni odczyt koncentracji, jak opis patentowy USA nr 3605015, gdzie koncentracje wyznacza sie z pomiaru drugiej harmonicznej pradu plynacego przez strukture, lecz uklady sa bardzo zlozone i trudne do realizacji.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad znanych ukladów i opracowanie funkcjonalnego ukladu pomiarowego do szybkiej oceny jednorodnosci domieszkowania pólprzewodnika i wyznaczenia koncentracji nie wymagajacego stosowania maszyny matematycznej.

Istota wynalazku jest umieszczony miedzy urzadzeniami do pomiaru charakterystyk pojemnosciowo-napie¬ ciowych, a urzadzeniem rejestrujacym przetwornik napiecia realizujacy zaleznosc Uwy ~l/UWe2 zbudowany z dwóch wzmacniaczy logarytmicznych.

Zaleta ukladu wedlug wynalazku jest znaczne uproszczenie i skrócenie pomiaru w porównaniu z dotych¬ czas stosowanymi metodami. Do zalet tych naleza: wyeliminowanie koniecznosci stosowania maszyny materna-2 103184 tycznej oraz umozliwienie natychmiastowej oceny jednorodnosci materialu pólprzewodnikowego. Mozliwosc ta ma szczególne znaczenie w przypadku kontroli jakosci cienkich warstw epitaksjalnych. Sam uklad pomiarowy nie stwarza trudnosci budowy i obslugi.

Przyklad wykonania ukladu wedlug wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, którego fig. 1 pokazuje schemat ukladu, fig. 2 - przetwornik napiecia, fig. 3 - przyklad oceny jednorodnosci pólprzewodnika.

Uklad pomiarowy sklada sie z urzadzenia do pomiaru charakterystyki pojemnosciowo-napieciowej 1 (np. miernika pojemnosci z zasilaczem), polaczonego ze struktura pomiarowa 6, które polaczone jest z urzadzeniem re^strujacym 3 bezposrednio oraz przez przetwornik napiecia 2. Przetwornik napiecia 2 zbudowany jest z dwóch wzmacniaczy logarytmicznych. Wzmacniacz pierwszy 4 realizuje na wyjsciu funkcje napiecia wedlug wzoru Uwe 1:-:.—?~> Uwyi=21oga^ natomiast drugi wzmacniacz 5 realizuje na wyjsciu funkcje Uwy = a-Uwylu0dn / dzieki czemu przetwornik realizuje zaleznosc Uodn3 Uwy=tw" przy czym U0dn jest stalym napieciem odniesienia.

Podanie na przetwornik napiecia Uwes, proporcjonalnego do pojemnosci mierzonej C (z analogowego wyjscia miernika pojemnosci) pozwala na uzyskanie wartosci l/C2 na wyjsciu przetwornika. Liniowosc charakterystyki l/C2 (U) swiadczy ojednorodnosci pólprzewodnika, umozliwiajac natychmiastowa ocene jedno¬ rodnosci materialu. Przykladem jest fig. 3 rysunku, na której przedstawiono charakterystyke l/c2 (U) jedno¬ rodnej plytki krzemowej. Z nachylenia charakterystyki wyznacza sie wartosc koncentracji ze wzoru 2 N= .' ctga qese0A2 gdzie a jest katem nachylenia charakterystyki 1/C2(U), A - powierzchnia struktury, eo — przenikalnoscia dielektryczna prózni, es — stala dielektryczna pólprzewodnika, q - ladunkiem elementarnym. ^3-2 ftg.3 u CZYTELNIA Urzedu Patentowenc Flirty Iztcw •> !¦

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad do sprawdzania jednorodnosci pólprzewodnika i pomiaru koncentracji domieszek z urzadzeniem do pomiaru charakterystyk pojemnosciowo-napieciowych i urzadzeniem rejestrujacym, znamienny tym, ze miedzy tymi urzadzeniami laczy sie kaskadowo przetwornik napiecia realizujacy zaleznosc (Uwy M(Uwe)2), zbudowany z dwóch wzmacniaczy logarytmicznych. .103 184 Fi,/f I • f / i I i r / i «s *