RU2007739C1

RU2007739C1 - Device for measuring characteristics of semiconductors

Info

Publication number: RU2007739C1
Authority: RU
Inventors: Б.А. Бобылев; И.В. Марчишин; В.Н. Овсюк; В.И. Усик
Original assignee: Институт физики полупроводников СО РАН
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: instrumentation engineering. SUBSTANCE: introduction of new units allows antiphase voltage with a constant amplitude to be applied to the second terminal, and analog processing of signals in compensation conditions to be carried out. This allows the stability of operation of negative feedback to be enhanced to maintain a constant current through the capacitance under measurement, the testing voltages across the specimen to be decreased, and the range of quality factors under measurement to be expanded. Introduction of the compensating circuit in the concentration measuring channel allows the accuracy of measurement of the deep level parameters to be enhanced, and automatic measurements of distribution of deep level concentration in depth to be carried out. EFFECT: facilitated procedure and enhanced accuracy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть, в частности, использовано для определения добротности, концентрации легирующей примеси и глубоких примесных центров в полупроводниковых материалах, пленках и приборах (МДП-структуры, р-n переходы, контакты металл-полупроводник, эпитаксиальные слои и др). The invention relates to measuring technique and can, in particular, be used to determine the quality factor, dopant concentration and deep impurity centers in semiconductor materials, films and devices (MIS structures, pn junctions, metal-semiconductor contacts, epitaxial layers, etc. )

Известно устройство для измерения параметров глубоких примесных центров, содержащее высокочастотный и низкочас- тотный генераторы, три синхронных детектора и измерительный усилитель, источник смещения, сумматор и криостат с измеряемым полупроводником, блоком регистрации температуры. Изобретение позволяет регистрировать характерные времена релаксации глубоких примесных центров-ловушек основных носителей заряда, но не позволяет снимать зависимость распределения концентрации глубоких центров по глубине ОПЗ и не позволяет снимать зависимость мелкой легирующей примеси от глубины ОПЗ. Измерение сигнала, связанного с глубокими уровнями, происходит на фоне большого сигнала, определяемого мелкой примесью. Наличие этого фактора предъявляет высокие требования к качеству работы синхронных детекторов. Кроме того, нельзя проводить измерения добротности, что снижает функциональные возможности. A device is known for measuring the parameters of deep impurity centers, comprising high-frequency and low-frequency generators, three synchronous detectors and a measuring amplifier, a bias source, an adder, and a cryostat with a measured semiconductor and a temperature recording unit. The invention allows to record the characteristic relaxation times of deep impurity centers-traps of the main charge carriers, but does not allow to remove the dependence of the concentration of deep centers on the depth of the SCR and does not allow to remove the dependence of the shallow dopant on the depth of the SCR. The measurement of a signal associated with deep levels occurs against the background of a large signal, determined by a fine impurity. The presence of this factor makes high demands on the quality of work of synchronous detectors. In addition, it is impossible to carry out measurements of quality factor, which reduces the functionality.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для измерения характеристик полупроводников, содержащее высокочастотный и низкочастотный генераторы, перемножитель и выходной каскад, обес- печивающий фазостабильное регулирование высокочастотного напряжения при помощи цепей фазовой автоподстройки, канал измерения емкости и добротности, а также канал измерения легирующей примеси и глубоких уровней, содержащий линейно регулируемый усилитель, избирательный усилитель и два квадратурно настроенных синхронных детектора. Изобретение позволяет с большой точностью проводить измерения добротности и концентрации глубоких примесных центров с применением температурных измерений. Чувствительность обнаружения сигнала, связанного с наличием глубоких уровней в полупроводнике, ограничена неидеальностью синхронных детекторов, предназначенных на фоне большого сигнала выделять полезный сигнал, амплитуда которого в 100-1000 раз меньше, чем амплитуда сигналов, несущих информацию о легирующей примеси и емкости измеряемого объекта. The closest in technical essence to the claimed object is a device for measuring the characteristics of semiconductors, containing high-frequency and low-frequency generators, a multiplier and an output stage, which provides phase-stable regulation of high-frequency voltage using phase-locked circuits, a channel for measuring capacitance and quality factor, as well as a channel for measuring alloying impurities and deep levels, containing a linearly adjustable amplifier, a selective amplifier and two quadrature tuned si synchronous detector. The invention allows with high accuracy to measure the quality factor and concentration of deep impurity centers using temperature measurements. The detection sensitivity of a signal associated with the presence of deep levels in a semiconductor is limited by the imperfection of synchronous detectors, which, against the background of a large signal, emit a useful signal whose amplitude is 100-1000 times smaller than the amplitude of signals carrying information about the dopant and the capacitance of the measured object.

Измерение таких сигналов ограничено также потерей чувствительности, вызванной тем, что для измерения емкости С с точностью лучше 1% должно выполняться условие С_н≈100 С. При выполнении этого условия для получения напряжения строго пропорционального измеряемой емкости происходит большая потеря информационного сигнала, вследствие чего приходится повышать уровень тест-сигналов на образце. К тому же следует учесть, что при изменении емкости С, например в 10 раз, потеря информационного сигнала изменяется от 100 до 1000 раз. Это одновременно также означает, что в 10 раз изменяется и К_ус в цепи отрицательной обратной связи ООС регулирования ВЧ напряжения, необходимого для выполнения условия поддержания постоянства высокочастотного тока через измеряемый образец в процессе измерений. Общеизвестно, что К_ус в цепи ООС регулирования, обеспечивающий устойчивую работу, не может быть бесконечно большим и определяется К_ус УПТ 31 и параметрами RC-фильтра 32, который и определяет устойчивость работы и точность отработки сигнала с частотой f₂, присутствующей на выходе синхронного детектора 30. Параметры этого фильтра определяют и максимальную величину низкочастотного модулирующего напряжения с частотой f₂. Учитывая, как указывалось выше, что Кус ООС изменяется при изменении емкости С, изменяется и точность отработки сигнала с частотой f₂ на выходе синхронного детектора 30, т. е. когда емкость С минимальна, К_ус в цепи ООС уменьшается, что может приводить к появлению остаточной модуляции высокочастотного напряжения с частотой f₂ на выходе селективного усилителя 26.The measurement of such signals is also limited by the loss of sensitivity caused by the fact that for measuring the capacitance C, the condition C _n ≈ 100 C must be met with an accuracy of better than 1%. Under this condition, to obtain a voltage strictly proportional to the measured capacitance, a large loss of the information signal occurs, which results in increase the level of test signals on the sample. In addition, it should be noted that when the capacitance C changes, for example, by a factor of 10, the loss of the information signal changes from 100 to 1000 times. This simultaneously also means that 10 times varies and K _yc in the negative feedback regulation of RF DUS voltage necessary to satisfy the condition of maintaining constant high-frequency current through the measurement sample during measurements. It is well known that the K _must in the OOS control circuit that ensures stable operation cannot be infinitely large and is determined by the K _{must of} UPT 31 and the parameters of the RC filter 32, which determines the stability of work and the accuracy of the signal processing with a frequency f ₂ present at the synchronous output detector 30. The parameters of this filter also determine the maximum value of the low-frequency modulating voltage with a frequency f ₂ . Considering, as mentioned above, that the COS of the OOS changes with a change in the capacitance C, the accuracy of the signal processing with a frequency f ₂ at the output of the synchronous detector 30 also changes, i.e., when the capacitance C is minimal, the K _us in the OOS circuit decreases, which can lead to the appearance of residual modulation of the high-frequency voltage with a frequency f ₂ at the output of the selective amplifier 26.

Если же при измерении концентрации мелкой легирующей примеси этот факт не имел принципиального значения, так как приводил к систематической погрешности 1-2% , то при измерении параметров концентрации глубоких примесных центров наличие этого фактора ограничивает чувствительность по концентрации глубоких уровней и, что особенно важно, затрудняет измерения зависимости N_г от глубины х, так как может приводить к паразитному фазовому сдвигу напряжения с частотой f₂ и появлению сигнала ошибки на выходе синхронного детектора.If, however, when measuring the concentration of fine dopants, this fact was not of fundamental importance, since it led to a systematic error of 1-2%, then when measuring the concentration parameters of deep impurity centers, the presence of this factor limits the sensitivity to the concentration of deep levels and, which is especially important, complicates measuring the dependence of N _g on depth x, since it can lead to a stray phase shift in voltage with a frequency f ₂ and the appearance of an error signal at the output of a synchronous detector.

Потеря информационного сигнала также ограничивает диапазон по измеряемой добротности. Так, например, при измерении добротности больше 100 и при изменении емкости С в зависимости от напряжения смещения в 10 раз (потеря информационного емкостного сигнала будет от 100 до 1000 раз) потеря сигнала, несущего информацию о проводимости G, будет в 10⁴-10⁵раз, что приводит к ограничению измерения больших добротностей.Loss of the information signal also limits the range of the measured quality factor. So, for example, when measuring the quality factor of more than 100 and when the capacitance C changes, depending on the bias voltage, by a factor of 10 (loss of the information capacitive signal will be from 100 to 1000 times), the loss of the signal carrying information on the conductivity G will be 10 ⁴ -10 ⁵ times, which leads to a limitation of the measurement of high Q factors.

Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации мелкой легирующей примеси и концентрации глубоких примесных центров, а также точности измерения добротности измеряемого двухполюсника за счет исключения паразитных потерь, несущих информацию о параметрах измеряемого объекта. The aim of the invention is to increase the accuracy of measuring the concentration of shallow dopant and the concentration of deep impurity centers, as well as the accuracy of measuring the quality factor of the measured two-terminal network by eliminating spurious losses that carry information about the parameters of the measured object.

Это достигается тем, что устройство, содержащее масштабирующий блок, первый выход которого соединен с информационным входом первого синхронного детектора, выход которого соединен с входом первого избирательного усилителя, функциональный низкочастотный генератор, первый и второй выходы которого соединены с информационными входами второго и третьего синхронных детекторов, входы синхронизации которых объединены, высокочастотный генератор, первый выход которого соединен с тактовым входом функционального низкочастотного генератора и входами снихронизации первого, четвертого и пятого синхронных детекторов, выходную шину, подключенную к выходам первого логарифмического усилителя, первого синхронного детектора и блока смещения, к второму выходу которого подключен первый вывод развязывающего резистора, второй вывод которого соединен с первой клеммой для подключения образца, первый блок конденсаторов, соединенный с первым входом первого переключателя, второй вход которого соединен с второй клеммой для подключения образца, входом второго избирательного усилителя и выходом блока компенсации, вход которого соединен с вторыми выходом масштабирующего блока, первый вход и третий выход которого соединены с вторым входом высокочастотного генератора и первой клеммой для подключения образца соответственно второй переключатель, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого синхронных детекторов, выход пятого синхронного детектора соединен с входом первого нуль-органа, выход которого соединен с вторым входом масштабирующего блока, причем выход второго переключателя соединен с входом первого логарифмического усилителя, а информационные входы четвертого и пятого синхронных детекторов объединены и подключены к выходу второго избирательного усилителя, оно дополнительно снабжено вторым нуль-органом, двумя фазовращателями, вторым блоком конденсаторов, третьим и четвертым переключателями, вторым логарифмическим усилителем, двумя сумматорами, двумя усилителями, двумя резисторами и операционным усилителем, выход которого подключен к выходной шине, при этом вторая клемма для подключения образца соединена с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной и первым входом третьего переключателя, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя, входы которого соединены с выходами второго нуль-органа и второго фазовращателя, вход которого соединен с третьим выходом функционального низкочастотного генератора и первым входом первого усилитлея, второй вход и выход которого соединены со вторым выходом первого синхронного детектора и третьим входом масштабирующего блока, причем выход первого сумматора соединен с информационным входом второго синхронного детектора, выход которого соединен с входом второго логарифмического усилителя, выходы логарифмических усилителей соединены с входами второго сумматора, выход которого подключен к выходной шине, выход третьего синхронного детектора подключен к входу второго нуль-органа, выход которого соединен с третьим входом второго переключателя, второй выход высокочастотного генератора соединен со входом первого фазовращателя, выход которого соединен с входом второго блока конденсаторов, выход которого соединен с входом четвертого переключателя, выход которого соединен с второй клеммой для подключения образца, а входы первого сумматора соединены с выходами первого избирательного усилителя и третьего переключателя. This is achieved by the fact that the device containing the scaling unit, the first output of which is connected to the information input of the first synchronous detector, the output of which is connected to the input of the first selective amplifier, is a functional low-frequency generator, the first and second outputs of which are connected to the information inputs of the second and third synchronous detectors, the synchronization inputs of which are combined, a high-frequency generator, the first output of which is connected to the clock input of a functional low-frequency generator and with the synchronization steps of the first, fourth and fifth synchronous detectors, an output bus connected to the outputs of the first logarithmic amplifier, the first synchronous detector and the bias unit, to the second output of which the first output of the isolation resistor is connected, the second output of which is connected to the first terminal for connecting the sample, the first block capacitors connected to the first input of the first switch, the second input of which is connected to the second terminal for connecting the sample, the input of the second selective amplifier and you the course of the compensation unit, the input of which is connected to the second output of the scaling unit, the first input and third output of which are connected to the second input of the high-frequency generator and the first terminal for connecting the sample, respectively, the second switch, the inputs of which are connected to the outputs of the third and fourth synchronous detectors, the output of the fifth synchronous detector connected to the input of the first zero-organ, the output of which is connected to the second input of the scaling unit, and the output of the second switch is connected to the input of the first ogarithmic amplifier, and the information inputs of the fourth and fifth synchronous detectors are combined and connected to the output of the second selective amplifier, it is additionally equipped with a second zero-organ, two phase shifters, a second block of capacitors, a third and fourth switch, a second logarithmic amplifier, two adders, two amplifiers, two resistors and an operational amplifier, the output of which is connected to the output bus, while the second terminal for connecting the sample is connected to the first output of the first a resistor, the second output of which is connected to the inverting input of the operational amplifier and the first output of the second resistor, the second output of which is connected to the output of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the common bus and the first input of the third switch, the second input of which is connected to the output of the second amplifier, whose inputs connected to the outputs of the second zero-organ and the second phase shifter, the input of which is connected to the third output of the functional low-frequency generator and the first input of the first amplifier itley, the second input and output of which is connected to the second output of the first synchronous detector and the third input of the scaling unit, the output of the first adder connected to the information input of the second synchronous detector, the output of which is connected to the input of the second logarithmic amplifier, the outputs of the logarithmic amplifiers are connected to the inputs of the second adder, the output of which is connected to the output bus, the output of the third synchronous detector is connected to the input of the second zero-organ, the output of which is connected to the third input of the second switch, the second output of the high-frequency generator is connected to the input of the first phase shifter, the output of which is connected to the input of the second block of capacitors, the output of which is connected to the input of the fourth switch, the output of which is connected to the second terminal for connecting the sample, and the inputs of the first adder are connected to the outputs of the first selective amplifier and third switch.

Предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, поскольку введение в устройство дополнительно второго нуль-органа, второго усилителя, третьего переключателя, первого сумматора, первого и второго фазовращателей и их взаимных связей приводит к появлению свойств, не совпадающих со свойствами известных решений, а именно к расширению чувствительности устройства и уверенной регистрации малых сигналов, что расширяет диапазон измерения ГУ по концентрации. The proposed technical solution has significant differences, since the introduction of an additional second zero-organ, a second amplifier, a third switch, a first adder, first and second phase shifters and their mutual connections into the device leads to the appearance of properties that do not coincide with the properties of the known solutions, namely, the expansion the sensitivity of the device and the confident registration of small signals, which expands the measurement range of the PG concentration.

Введение второго логарифмического усилителя, вычитателя и отраженных новых связей позволяет измерять распределение концентрации ГУ по глубине. Введение операционного усилителя и подключение первого и второго резисторов позволяет проводить измерения и снимать зависимости I-V полупроводникового образца, что расширяет функциональные возможности устройства, а также позволяет повысить точность измерения за счет исключения паразитных потерь, несущих информацию о параметрах измеряемого образца, в связи с чем заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". The introduction of a second logarithmic amplifier, a subtractor, and reflected new bonds allows us to measure the depth concentration distribution of the PG. The introduction of an operational amplifier and the connection of the first and second resistors allows you to measure and remove the dependence of the IV semiconductor sample, which extends the functionality of the device, and also improves the measurement accuracy by eliminating spurious losses that carry information about the parameters of the measured sample, in connection with which the claimed technical the solution meets the criterion of "significant differences".

На чертеже представлена структурная схема устройства. The drawing shows a structural diagram of a device.

Устройство содержит функциональный низкочастотный генератор 1, первый избирательный усилитель 2, первый синхронный детектор 3, высокочастотный генератор 4, первый фазовращатель 5, второй блок 6 конденсаторов, второй синхронный детектор 7, третий синхронный детектор 8, первый сумматор 9, первый усилитель 10, масштабирующий блок 11, блок 12 компенсации, третий переключатель 13, блок 14 смещения, развязывающий резистор 15, четвертый переключатель 16, второй логарифмический усилитель 17, второй нуль-орган 18, второй усилитель 19, первую 20 и вторую 21 клеммы для подключения образца, второй фазовращатель 22, второй избирательный усилитель 23, первый резистор 24, первый переключатель 25, второй переключатель 26, четвертый синхронный детектор 27, пятый синхронный детектор 28, второй резистор 29, операционный усилитель 30, первый блок конденсаторов 31, второй сумматор 32, первый логарифмический усилитель 33, первый нуль-орган 34. The device comprises a functional low-frequency generator 1, a first selective amplifier 2, a first synchronous detector 3, a high-frequency generator 4, a first phase shifter 5, a second capacitor block 6, a second synchronous detector 7, a third synchronous detector 8, a first adder 9, a first amplifier 10, a scaling unit 11, compensation unit 12, third switch 13, bias unit 14, decoupling resistor 15, fourth switch 16, second logarithmic amplifier 17, second null-organ 18, second amplifier 19, first 20 and second 21 terminals d I connect the sample, the second phase shifter 22, the second selective amplifier 23, the first resistor 24, the first switch 25, the second switch 26, the fourth synchronous detector 27, the fifth synchronous detector 28, the second resistor 29, the operational amplifier 30, the first block of capacitors 31, the second adder 32, the first logarithmic amplifier 33, the first null organ 34.

Устройство содержит выходные клеммы, расположенные в порядке возрастания, для подключения внешних регистраторов I-х; II-U; III-lgNr; IV-lgN_М, lgQ; V-I.The device contains output terminals, arranged in ascending order, for connecting external recorders I-x; II-U; III-lgNr; IV-logN _M , logQ; VI.

Все блоки имеют связи с общей шиной устройства, не отраженные на схеме. All blocks have connections to the device’s common bus, which are not shown in the diagram.

Второй выход высокочастотного генератора 4 соединен с входом функционального генератора 1 и с вторыми входами первого синхронного детектора 3, четвертого 27 и пятого 28 синхронных детекторов, первый выход ВЧ-генератора 4 соединен с входом первого фазовращателя 5 и первым входом масштабирующего блока 11, третий выход которого соединен с первой выходной клеммой 20, а второй его выход соединен с блоком 12, выход которого соединен с второй клеммой 21 для подключения полупроводникового образца и с входом второго избирательного усилителя 23, с выводом первого резистора 24 и выводами первого 25 и четвертого 16 переключателей. Второй вывод первого переключателя 25 соединен с первым блоком конденсаторов 31, а выход первого фазовращателя 5 через второй блок 6 подключен к выводу четвертого переключателя 16. Выход второго избирательного усилителя 23 соединен с вторыми выходами четвертого 27 и пятого 28 синхронных детекторов. Выход пятого синхронного детектора соединен с входом первого нуль-органа 34, выход которого соединен с третьим входом масштабирующего блока 11, первый выход которого соединен с первым входом первого синхронного детектора 3, первый выход которого соединен с первой выходной клеммой для подключения внешнего регистратора и первым входом первого усилителя 10, выход которого соединен с вторым входом блока 11. Вторая выходная клемма для подключения внешнего регистратора соединена с выходом блока 14, второй выход которого через развязывающий резистор 15 соединен с клеммой 20 для подключения образца. Второй выход первого синхронного детектора 3 соединен с входом первого избирательного усилителя 2, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 9, выход которого соединен с вторыми входами третьего 8 и второго 7 синхронных детекторов, выход второго синхронного детектора 7 соединен с входом второго логарифмического усилителя 17, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 32, выход которого соединен с третьей выходной клеммой для подключения внешнего регистратора Nr. Первый выход функционального генератора 1 соединен с первым входом синхронного детектора 7, а второй выход генератора 1 соединен с первым входом третьего синхронного детектора 8, а его третий выход соединен с первым входом первого усилителя 10 и входом второго фазовращателя 22, выход которого соединен с первым входом второго усилителя 19, выход которого подключен к третьему выводу третьего переключателя 13, второй вывод которого соединен с общей шиной, а первый вывод переключателя 13 соединен с вторым входом первого сумматора 9. Выход третьего синхронного детектора 8 соединен с входом второго нуль-органа 18 и первым выводом второго переключателя 26, третий вывод которого соединен с выходом четвертого синхронного детектора 27. Выход первого нуль-органа 18 соединен с вторым входом второго усилителя 19 и вторым выводом второго переключателя 26, четвертый вывод которого соединен с входом первого логарифмического усилителя 33, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 32 и четвертой выходной клеммой для подключения внешнего регистратора. Пятая выходная клемма соединена с выходом операционного усилителя 30, который через второй резистор 29 соединен с вторым выводом первого резистора 24 и инвертирующим входом усилителя 30, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной. The second output of the high-frequency generator 4 is connected to the input of the functional generator 1 and to the second inputs of the first synchronous detector 3, the fourth 27 and fifth 28 synchronous detectors, the first output of the RF generator 4 is connected to the input of the first phase shifter 5 and the first input of the scaling unit 11, the third output of which connected to the first output terminal 20, and its second output connected to the block 12, the output of which is connected to the second terminal 21 for connecting a semiconductor sample and to the input of the second selective amplifier 23, with the output ervogo resistor 24 and the first pin 25 and the fourth 16 switch. The second output of the first switch 25 is connected to the first block of capacitors 31, and the output of the first phase shifter 5 is connected through the second block 6 to the output of the fourth switch 16. The output of the second selective amplifier 23 is connected to the second outputs of the fourth 27 and fifth 28 synchronous detectors. The output of the fifth synchronous detector is connected to the input of the first null-organ 34, the output of which is connected to the third input of the scaling unit 11, the first output of which is connected to the first input of the first synchronous detector 3, the first output of which is connected to the first output terminal for connecting an external recorder and the first input the first amplifier 10, the output of which is connected to the second input of the unit 11. The second output terminal for connecting an external recorder is connected to the output of the unit 14, the second output of which is through decoupling OR 15 is connected to terminal 20 for connecting the sample. The second output of the first synchronous detector 3 is connected to the input of the first selective amplifier 2, the output of which is connected to the first input of the first adder 9, the output of which is connected to the second inputs of the third 8 and second 7 synchronous detectors, the output of the second synchronous detector 7 is connected to the input of the second logarithmic amplifier 17 whose output is connected to the first input of the second adder 32, the output of which is connected to a third output terminal for connecting an external recorder Nr. The first output of the functional generator 1 is connected to the first input of the synchronous detector 7, and the second output of the generator 1 is connected to the first input of the third synchronous detector 8, and its third output is connected to the first input of the first amplifier 10 and the input of the second phase shifter 22, the output of which is connected to the first input the second amplifier 19, the output of which is connected to the third terminal of the third switch 13, the second terminal of which is connected to the common bus, and the first terminal of the switch 13 is connected to the second input of the first adder 9. The output of the third the synchronous detector 8 is connected to the input of the second zero-organ 18 and the first output of the second switch 26, the third output of which is connected to the output of the fourth synchronous detector 27. The output of the first zero-organ 18 is connected to the second input of the second amplifier 19 and the second output of the second switch 26, the fourth the output of which is connected to the input of the first logarithmic amplifier 33, the output of which is connected to the second input of the second adder 32 and the fourth output terminal for connecting an external recorder. The fifth output terminal is connected to the output of the operational amplifier 30, which through the second resistor 29 is connected to the second output of the first resistor 24 and the inverting input of the amplifier 30, the non-inverting input of which is connected to the common bus.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Сигнал от генератора 4 с частотой ω₁ поступает на первый вход масштабирующего блока 11 с фазостабильной регулировочной характеристикой и с его третьего выхода поступает на первую клемму 20 для подключения образца. Для напряжения на клемме 20 можно записать
U₂₀= U₀·l

, (1) где U_о - амплитуда напряжения, ω₁= 2 πf₁
Напряжение с частотой ω₁, сдвинутое на 180^о относительно напряжения U₂₀ на клемме 21, поступает на вход избирательного усилителя 23 через блок 12, обеспечивающий компенсацию тока с частотой f₁, текущего через паразитную краевую емкость металл-полупроводник, таким образом, что сигнал на входе усилителя 23 определяется только емкостью С измеряемого полупроводника. При этом через полупроводник протекает ток
J₂₀= U₀ ·e

(jω₁C+G), (2) где С - емкость измеряемого полупроводника; G - проводимость измеряемого полупроводника; С_н - входная емкость усилителя 23, емкость монтажа, емкость контактного устройства с емкостью подводящих экранированных проводов. Величина емкости С_нmin находится в пределах 50-100 пФ.The signal from the generator 4 with a frequency of ω _{1 is} fed to the first input of the scaling unit 11 with a phase-stable control characteristic and from its third output is fed to the first terminal 20 for connecting the sample. For voltage at terminal 20, you can write
U ₂₀ = U ₀ l

, (1) where U _о is the voltage amplitude, ω ₁ = 2 πf ₁
A voltage with a frequency of ω ₁ , shifted 180 ^° relative to the voltage U ₂₀ at terminal 21, is fed to the input of the selective amplifier 23 through block 12, which compensates for the current with a frequency f ₁ flowing through the stray edge capacitance metal-semiconductor, so that the signal at the input of the amplifier 23 is determined only by the capacitance C of the measured semiconductor. In this case, a current flows through the semiconductor
J ₂₀ = U ₀

(jω ₁ C + G), (2) where C is the capacitance of the measured semiconductor; G is the conductivity of the measured semiconductor; With _n is the input capacitance of the amplifier 23, the mounting capacity, the capacity of the contact device with the capacity of the shielding lead wires. The value of capacitance C _nmin is in the range of 50-100 pF.

При протекании высокочастотного тока через измеряемый полупроводник на входе усилителя 23 выделяется напряжение
U_н= Z_н·J₂₀= U₀·l

, (3)где Z_н=

.When a high-frequency current flows through the measured semiconductor at the input of the amplifier 23, a voltage is released
U _n = Z _n · J ₂₀ = U ₀ · l

, (3) where Z _n =

.

Сигнал с частотой f₁ с первого выхода генератора 4 поступает на вход фазовращателя 5 и с его выхода напряжение
U₅= U₀·e

, (4)где условие ω₁ t+π выполняется при помощи фазовращателя 5, поступает на вход блока конденсаторов, переключаемых переключателем 16. При этом через конденсатор С₆ будет протекать высокочастотный ток постоянной амплитуды
J₅= U₀·l

= const, (5) где С₆ - емкость конденсатора блока 6, переключаемая переключателем 16. Необходимо учитывать при этом, что второй набор конденсаторов 31 отключен 4-ым переключателем 25. Второй набор конденсаторо 31 включается переключателем 25 только в режиме измерения добротности измеряемого полупроводника.The signal with a frequency f ₁ from the first output of the generator 4 is fed to the input of the phase shifter 5 and the voltage from its output
U ₅ = U ₀ · e

, (4) where the condition ω ₁ t + π is satisfied using the phase shifter 5, it is input to the block of capacitors switched by the switch 16. At the same time, a high-frequency current of constant amplitude will flow through the capacitor C ₆
J ₅ = U ₀

= const, (5) where C ₆ is the capacitance of the block 6 capacitor switched by the switch 16. It must be taken into account that the second set of capacitors 31 is turned off by the 4th switch 25. The second set of capacitors 31 is turned on by the switch 25 only in the mode of measuring the quality factor of the measured semiconductor .

При протекании постоянного по амплитуде высокочастотного тока через емкость измеряемого полупроводника С и через конденсатор С₆ на входе усилителя 23 появляется напряжение с частотой f₁, величина которого определяется суммой токов I₂₀ и I₅, протекающими через С_н. Это напряжение усиливается усилителем 23 и поступает на входы синхронных детекторов 27 и 28. Синхронный детектор настроен на емкостную составляющую тока и на его выходе получается напряжение U₂₈, связанное с изменением емкости С. Это напряжение поступает на вход нуль-органа 34, который вырабатывает сигнал, управляющий коэффициентом передачи выходного блока 11. Коэффициент передачи регулируется таким образом, чтобы напряжение U₂₈ на выходе синхронного детектора 28 поддерживалось равным нулю. Это также означает, что токи I₂₀ и I₅ равны, т. е. выполняется условие
I₂₀= I₅= const (6) Тогда с условием (1) и с учетом (6)
U₂₀∞

∞ X , (7) т. е. амплитуда напряжения U₂₀, поступающего на полупроводник, пропорциональная глубине обедненного слоя ОПЗ-Х.When a constant amplitude high-frequency current flows through the capacitance of the measured semiconductor C and through the capacitor C ₆ , a voltage with a frequency f ₁ appears at the input of the amplifier 23, the value of which is determined by the sum of the currents I ₂₀ and I ₅ flowing through C _n . This voltage is amplified by the amplifier 23 and is supplied to the inputs of

synchronous detectors

27 and 28. The synchronous detector is tuned to the capacitive component of the current and its output produces a voltage U ₂₈ associated with a change in capacitance C. This voltage is applied to the input of the null-organ 34, which generates a signal , which controls the transmission coefficient of the output unit 11. The transmission coefficient is adjusted so that the voltage U ₂₈ at the output of the synchronous detector 28 is maintained equal to zero. This also means that the currents I ₂₀ and I ₅ are equal, i.e., the condition
I ₂₀ = I ₅ = const (6) Then, with condition (1) and taking into account (6)
U ₂₀ ∞

∞ X, (7) i.e., the amplitude of the voltage U ₂₀ supplied to the semiconductor is proportional to the depth of the SCR-X depleted layer.

Синхронный детектор 27 настроен на активную составляющую проводимости полупроводника и на его выходе получают
U₂₇= U₀

∞ G , а с учетом (7)
U₂₇∞

∞ Q, (8) где Q - добротность полупроводника на частоте f₁.The synchronous detector 27 is configured for the active component of the conductivity of the semiconductor and receive at its output
U ₂₇ = U ₀

∞ G, and taking into account (7)
U ₂₇ ∞

∞ Q, (8) where Q is the Q factor of the semiconductor at a frequency f ₁ .

Низкочастотное напряжение с частотой f₂ формируется путем деления частоты f₁, поступающей на вход генератора 1. Генератор 1 формирует два квадратурных сигнала прямоугольной формы и синусоидальное напряжение, поступающее с третьего выхода генератора 1 через линейно регулируемый усилитель 10 и второй вход выходного блока 11 на первую шину 20 для подключения полупроводника, на который также подается напряжение от источника 17. Присутствие низкочастотного напряжения U_f2 с частотой f₂ на выходе 20 вызывает изменение емкости С и проводимости G измеряемого полупроводника с частотой f₂. Действием ООС через блоки 22, 28, 31 и на регулирующий вход выходного блока 11 напряжение U_ооказывается промодулированным с частотой f₂, причем величина модуляции определяется только изменением емкости С полупроводника, так как влияние проводимости G полностью исключено. Промодулированное напряжение с первого выхода выходного блока 11 поступает на вход (пропорциональное U_о) синхронного детектора 3, на второй вход которого поступает опорное напряжение со второго выхода генератора 4, которое также поступает на вторые входы синхронных детекторов 27 и 28.A low-frequency voltage with a frequency f ₂ is formed by dividing the frequency f ₁ supplied to the input of the generator 1. The generator 1 generates two quadrature square-shaped signals and a sinusoidal voltage supplied from the third output of the generator 1 through a linearly adjustable amplifier 10 and the second input of the output unit 11 to the first a bus 20 for connecting a semiconductor, which is also supplied with voltage from the source 17. The presence of a low-frequency voltage U _f2 with a frequency f ₂ at the output 20 causes a change in capacitance C and conductivity G semiconductor with frequency f ₂ . By the action of the OOS through blocks 22, 28, 31 and to the control input of the output block 11, the voltage U _о is modulated with a frequency f ₂ , and the modulation value is determined only by a change in the capacitance C of the semiconductor, since the influence of the conductivity G is completely excluded. The modulated voltage from the first output of the output unit 11 is supplied to the input (proportional to U _о ) of the synchronous detector 3, the second input of which receives the reference voltage from the second output of the generator 4, which also goes to the second inputs of the synchronous detectors 27 and 28.

С первого выхода детектора 3 постоянная составляющая, пропорциональная U_о, и соответственно глубине ОПЗ-Х поступает на первую выходную клемму устройства для подключения внешнего регистратора. Переменная составляющая сигнала с частотой f₂, пропорциональная N_М˙С, со второго выхода детектора 3 через усилитель 2, выделяющий частоту f₂, поступает на входы ортогонально настроенных детекторов 7 и 8, опорное напряжение на первые входы которых поступает с первого и второго выхода генератора 1. Напряжение с выхода синхронного детектора 3 поступает на регулирующий вход линейно регулируемого усилителя 10. Это также означает, что амплитуда напряжения с частотой f₂, поступающего на полупроводник, также изменяется пропорционально глубине Х. Тогда с учетом этого и согласно (7), напряжение на втором выходе синхронного детектора 3, подаваемое далее через первый избирательный усилитель 2 и сумматор 9 (второй вход которого переключателем 13 соединен с общей шиной) на вход синхронных детекторов 7 и 8, будет пропорционально N_М ^-1. Это напряжение детектируется детектором 8 и с его выхода напряжение, пропорциональное N_М ^-1, поступает на первый вход переключателя 26.From the first output of the detector 3, a constant component proportional to U _о and, accordingly, the depth of the SCR-X is supplied to the first output terminal of the device for connecting an external recorder. The variable component of the signal with a frequency f ₂ proportional to N _M ˙С, from the second output of the detector 3 through the amplifier 2, which selects the frequency f ₂ , is fed to the inputs of the orthogonally tuned detectors 7 and 8, the reference voltage to the first inputs of which comes from the first and second output generator 1. The voltage output from the synchronous detector 3 is supplied to the control input of the controlled amplifier linearly 10. This also means that the voltage amplitude with the frequency f _2, supplied to the semiconductor, also varies in proportion to the depth T H. GDSs with this in mind and in accordance with (7), the voltage at the second output of the synchronous detector 3, fed further through the first selective amplifier 2 and the adder 9 (second input switch 13 is connected to the common bus) to the input of synchronous detector 7 and 8, will be proportional to N _M ^-1 . This voltage is detected by the detector 8 and from its output a voltage proportional to N _M ^-1 is supplied to the first input of the switch 26.

В случае наличия глубоких примесных центров в измеряемом полупроводнике характерные времена релаксации которого при комнатной температуре сравнимы с частотой f₂ (например, при f₂= 122 Гц золото в кремнии) на выходе синхронного детектора появляется некоторое напряжение δU_вч⊥, величина которого связана с перезарядкой i глубокого центра. Для определения параметров глубоких примесных центров необходимо снять зависимость напряжения на выходе детектора 7 от температуры исследуемого образца, которая будет определяться следующим выражением δU_вч⊥∞

·

, (9) где U_ВЧ≡U₂₀; ε_о- диэлектричекая проницаемость вакуума; ε- относительная диэлектрическая проницаемость полупро- водника; q - заряд электрона
B_i=

ω₂- круговая частота модулирующего сигнала; τ_i- время релаксации i-го глубокого уровня; N_гi - концентрация глубоких уровней i-го типа; W - глубина области обеднения барьерного контакта. Это напряжение, пропорциональное N_г/N_М ², с выхода детектора 7 поступает на вход второгологарифмического усилителя 17 (это же напряжение может поступать и на выходную клемму для подключения внешнего регистратора), с выхода которого напряжение, пропорциональное lg(N_г/N_М ²), поступает на вход сумматора 32, на второй вход которого поступает напряжение, пропорциональное lgN_М с выхода первого логарифмического усилителя 33, на вход которого поступает напряжение ≈N_n ^-1, Q с выхода синхронного детектора 8 через переключатель 26 на вход логарифмического усилителя 33. Тогда на выходе сумматора 32 появляется напряжение, величина которого будет определяться только концентрацией глубоких примесных центров, что также позволяет снимать распределение концентрации глубокого уровня в зависимости от глубины ОПЗ.In the case of the presence of deep impurity centers in the measured semiconductor, the characteristic relaxation times of which at room temperature are comparable to the frequency f ₂ (for example, f ₂ = 122 Hz gold in silicon) at the output of the synchronous detector, a certain voltage δU _{vc appears} , the magnitude of which is related to the charge exchange i deep center. To determine the parameters of deep impurity centers, it is necessary to remove the dependence of the voltage at the output of the detector 7 on the temperature of the test sample, which will be determined by the following expression δU _{vc ⊥} ∞

·

, (9) where U _HF ≡U ₂₀ ; ε _about - dielectric constant of vacuum; ε is the relative dielectric constant of the semiconductor; q is the electron charge
B _i =

ω ₂ - the circular frequency of the modulating signal; τ _i is the relaxation time of the i-th deep level; N _gi is the concentration of the deep levels of the i-th type; W is the depth of the region of depletion of the barrier contact. This voltage, proportional to N _g / N _M ² , is supplied from the output of the detector 7 to the input of the second logarithmic amplifier 17 (the same voltage can be supplied to the output terminal for connecting an external recorder), the output of which is proportional to log (N _g / N _M ² ), is fed to the input of the adder 32, the second input of which receives a voltage proportional to logN _M from the output of the first logarithmic amplifier 33, the input of which receives a voltage ≈N _n ^-1 , Q from the output of the synchronous detector 8 through the switch 26 to the input of the logarithmic amplifier 33. Then, at the output of adder 32, a voltage appears, the value of which will be determined only by the concentration of deep impurity centers, which also allows you to remove the distribution of the concentration of a deep level depending on the depth of the SCR.

Измерение сигнала, связанного с глубокими уровнями, происходит на фоне большого сигнала, определяемого мелкой примесью, величина которого в 10-100 и более раз превышает величину сигнала, связанного с перезарядкой глубокого примесного центра. Это означает, что к работе синхронных детекторов 7 предъявляются высокие требования в отношении их идеальности. Для расширения чувствительности устройства и уверенной регистрации малых сигналов, регистрируемых синхронным детектором 7, в устройство дополнительно введены второй нуль-орган 18, второй линейно регулируемый усилитель 19 и переключатель 13, сумматор 9 и фазовращатель 22. Введение этих блоков и их связей позволяет уверенно осуществить измерение малого сигнала в режиме полной компенсации. The signal associated with deep levels is measured against the background of a large signal determined by a fine impurity, the magnitude of which is 10-100 or more times the magnitude of the signal associated with the recharging of a deep impurity center. This means that high demands are placed on the operation of synchronous detectors 7 with respect to their ideality. To expand the sensitivity of the device and confidently register small signals recorded by the synchronous detector 7, a second zero-organ 18, a second linearly adjustable amplifier 19 and a switch 13, an adder 9 and a phase shifter 22 are additionally introduced into the device. The introduction of these units and their connections allows for reliable measurement small signal in full compensation mode.

В режиме компенсации устройство работает следующим образом. Переключатель 13 соединяет второй вход сумматора с выходом регулируемого усилителя 19, на второй вход которого поступает напряжение с частотой f₂с выхода генератора 1. Фазовращателем 22 фаза устанавливается таким образом, чтобы при измерении полупроводника, в котором отсутствует перезарядка глубоких примесных центров, фазы напряжений на втором и первом входе сумматора 9 отличаются строго на 180^о, при этом напряжение с выхода синхронного детектора 8 поступает на вход нуль-органа. Нуль-орган вырабатывает сигнал ошибки, который управляет усилением усилителя 19 таким образом, чтобы напряжение на выходе детектора 8 поддерживалось равным нулю, что означает, что напряжения на первом и втором входах сумматора равны. При условии линейности регулирования усилителя напряжение на первом входе сумматора пропорционально регулируемому напряжению на первом входе линейно регулируемого усилителя 19 и пропорционально N_М ^-1.In compensation mode, the device operates as follows. The switch 13 connects the second input of the adder with the output of the adjustable amplifier 19, the second input of which receives a voltage with a frequency f ₂ from the output of the generator 1. Phase shifter 22 sets the phase so that when measuring a semiconductor in which there is no recharging of deep impurity centers, voltage phases first and second input of the adder 9 differ strongly on ^about 180, with the voltage output of the synchronous detector 8 is input to a zero-body. The zero-organ generates an error signal that controls the amplification of the amplifier 19 so that the voltage at the output of the detector 8 is maintained equal to zero, which means that the voltages at the first and second inputs of the adder are equal. Given the linearity of the regulation of the amplifier, the voltage at the first input of the adder is proportional to the regulated voltage at the first input of the linearly adjustable amplifier 19 and is proportional to N _M ^-1 .

Тогда при измерении параметров ГУ на выходе сумматора 9 присутствует только напряжение, связанное с перезарядкой ГУ. Then, when measuring the parameters of the PG at the output of the adder 9, there is only voltage associated with recharging the PG.

Для обеспечения режима "короткого замыкания" для сигналов с частотой f₂ и напряжения смещения ко второй клемме через второй резистор 29 подключен инвертирующий вход операционного усилителя 30, инвертирующий вход которого соединен с общей шиной. Частотная характеристика усилителя выбрана такой, что на частоте f₁ усиление его много меньше 1 на постоянном токе и на частоте f₂ определяется отношением резисторов 29 и 24. Тогда для напряжения смещения и частоты f₂ точка соединения резисторов 29 и 24, подключенная к инвертирующему входу, обладает нулевым потенциалом, для высокой частоты f₁ нагрузка определяется суммой резисторов 29 и 24 (R₁+R), т. е. включение ОУ обеспечивает режим короткого замыкания на частоте f₂ и на постоянном токе. Для высокой же частоты входное сопротивление в R/R₁ раз больше и не шунтирует вход усилителя 23.To provide a "short circuit" mode for signals with a frequency of f ₂ and a bias voltage, an inverting input of an operational amplifier 30 is connected to the second terminal through a second resistor 29, the inverting input of which is connected to a common bus. The frequency response of the amplifier is chosen such that at a frequency f ₁ its amplification is much less than 1 at a constant current and at a frequency f ₂ is determined by the ratio of resistors 29 and 24. Then, for the bias voltage and frequency f ₂ , the connection point of the resistors 29 and 24 connected to the inverting input has zero potential, for a high frequency f _{1 the} load is determined by the sum of the resistors 29 and 24 (R ₁ + R), i.e., the inclusion of the op-amp provides a short circuit mode at a frequency f ₂ and at constant current. For a high frequency, the input resistance in R / R is ₁ times larger and does not bypass the input of the amplifier 23.

Таким образом, введение первого фазовращателя 5 и связи его с выходом генератора 4 и с первым выводом блока конденсаторов позволяет осуществить работу устройства и производить аналоговую обработку для получения сигналов, пропорциональных концентрации в глубине Х в режиме полной компенсации сигнала, определяемого емкостью образца, т. е. полностью исключается требование к выполнению условия С<<100С_н при измерении емкости полупроводника для получения напряжения, пропорционального глубине Х с погрешностью 1% и менее. Это позволяет значительно уменьшить сигнал с частотой f₁ на полупроводнике за счет того, что не происходит потери информационного сигнала за счет применения емкостного делителя. Это особенно заметно при измерении больших концентраций N_М ≈10¹⁶-10¹⁸ см^-3. При измерении малых концентраций 10¹²- -10¹⁵ см^-3 измеряемая емкость полупроводника порядка 3-0,1 пФ (при условии применения ртутного зонда диаметром 200 мкм), и автоматически выполняется условие Сн≥100 С за счет входной емкости устройства. При измерении же больших концентраций работа в режиме компенсации позволяет значительно уменьшить тест-сигнал на образце и в 10 и более раз повысить отношение сигнал/шум, что расширяет диапазон измерения ГУ по концентрации, так как измеряемый сигнал в 10-1000 раз меньше сигнала, определяемого концентрацией мелкой примеси. Введение блоков 18, 19, 9, 23 и их взаимных связей позволяет регистрировать очень малые квадратурные сигналы на фоне больших сигналов синфазной составляющей. Введение второго логарифмического усилителя 17, вычитателя 29 и отраженных в описании и в формуле изобретения новых связей позволяет получить сигнал прямо пропорциональный ГУ по глубине (при заданной температуре согласно известному способу).Thus, the introduction of the first phase shifter 5 and its connection with the output of the generator 4 and with the first output of the capacitor block allows the device to work and perform analog processing to obtain signals proportional to the concentration in depth X in the mode of complete compensation of the signal determined by the sample capacity, i.e. . the requirement to fulfill the condition С << 100С _н when measuring the semiconductor capacitance to obtain a voltage proportional to the depth X with an error of 1% or less is completely eliminated. This allows you to significantly reduce the signal with a frequency f ₁ on the semiconductor due to the fact that there is no loss of the information signal due to the use of a capacitive divider. This is especially noticeable when measuring large concentrations of N _M ≈10 ¹⁶ -10 ¹⁸ cm ^-3 . When measuring small concentrations of 10 ¹² - -10 ¹⁵ cm ^{-3, the} measured semiconductor capacitance is of the order of 3-0.1 pF (provided that a mercury probe with a diameter of 200 μm is used), and the condition Sn≥100 C is automatically satisfied due to the input capacitance of the device. When measuring high concentrations, working in the compensation mode allows you to significantly reduce the test signal on the sample and increase the signal-to-noise ratio 10 or more times, which expands the measurement range of the PG concentration, since the measured signal is 10-1000 times less than the signal determined concentration of fine impurities. The introduction of blocks 18, 19, 9, 23 and their mutual connections allows us to register very small quadrature signals against the background of large signals of the in-phase component. The introduction of the second logarithmic amplifier 17, the subtractor 29 and reflected in the description and in the claims of the new connections allows you to get a signal directly proportional to the GU in depth (at a given temperature according to the known method).

Нуль-орган 34 выполняет аналогичные функции блока 31 в прототипе с тем условием, что опорное напряжение его равно нулю. The zero-organ 34 performs similar functions of the block 31 in the prototype with the condition that its reference voltage is zero.

Введение ОУ и подключения первого резистора 24 ко второй клемме, второго резистора 29 в обратную связь ОУ позволяет обеспечить работу устройства в режиме "короткого замыкания" для напряжения смещения и низкой частоты f₂. Обеспечение режима короткого замыкания означает, что все прикладываемое напряжение к измеряемому полупроводнику на первой клемме 20 U_f2 не распределяется между полупроводником и нагрузочным резистором, величина которого должна быть достаточно большая, чтобы не шунтировать вход избирательного усилителя 23 и достаточно малая, чтобы исключить распределение напряжения между полупроводником и нагрузочным резистором (в случае отсутствия ОУ 30). Распределение постоянного напряжения не влияет на измеряемые параметры в данном устройстве, но при измерении С-V характеристик возникают большие погрешности. Распределение низкочастотного напряжения приводит к возникновению погрешности измерений концентрации мелкой легирующей примеси за счет уменьшения напряжения на образце и приводит к возникновению паразитного фазового сдвига модулирующего напряжения, что вызывает паразитный сдвиг напряжения, присутствующего на входах СД 7 и 8. Это также не позволяет правильно проводить измерения ГУ. Применение ОУ идеально выполняет режим короткого замыкания для частоты f₂. Кроме того, введение ОУ позволяет проводить измерения и снимать зависимости I-V измеряемого полупроводника. Это расширяет функциональные возможности устройства, а также позволяет в режиме измерения lgN_М˙(Х) контролировать величину тока через полупроводник и исключать некорректные измерения.The introduction of the op-amp and connecting the first resistor 24 to the second terminal, the second resistor 29 in the feedback of the op-amp allows to ensure the operation of the device in the "short circuit" for the bias voltage and low frequency f ₂ . Providing a short circuit mode means that all the applied voltage to the measured semiconductor at the first terminal 20 U _{f2 is} not distributed between the semiconductor and the load resistor, the value of which should be large enough so as not to bypass the input of the selective amplifier 23 and small enough to exclude the voltage distribution between semiconductor and load resistor (in the absence of OS 30). DC voltage distribution does not affect the measured parameters in this device, but when measuring CV characteristics, large errors occur. The distribution of low-frequency voltage leads to an error in measuring the concentration of small dopants due to a decrease in the voltage on the sample and leads to a stray phase shift of the modulating voltage, which causes a stray shift of the voltage present at the inputs of LEDs 7 and 8. This also does not allow correct measurements . The use of op-amps perfectly fulfills the short circuit mode for frequency f ₂ . In addition, the introduction of op-amps makes it possible to measure and remove the dependences of the IV measured semiconductor. This extends the functionality of the device, and also allows you to control the magnitude of the current through the semiconductor in the measurement mode logN _M ˙ (X) and exclude incorrect measurements.

По сравнению с прототипом изобретения позволяет повысить точность измерения добротности и концентрацией измеряемых полупроводников, а также позволяет значительно снижать величины тест-сигналов ВЧ и НЧ-напряжений, подаваемых на полупроводник. При этом немаловажно, что полностью исключается влияние входной емкости подводящих кабелей (например, при смене контактных устройств) на точность измерений (калибровки) и всех диапазонах по измеряемой емкости. Compared with the prototype of the invention, it improves the accuracy of measuring the quality factor and the concentration of the measured semiconductors, and also allows you to significantly reduce the values of the test signals of RF and LF voltages supplied to the semiconductor. It is also important that the influence of the input capacitance of the supply cables (for example, when changing contact devices) on the accuracy of measurements (calibration) and all ranges of the measured capacitance is completely eliminated.

Claims

DEVICE FOR MEASURING SEMICONDUCTOR CHARACTERISTICS, comprising a scaling unit, the first output of which is connected to the information input of the first synchronous detector, the output of which is connected to the input of the first selective amplifier, a low-quality functional generator, the first and second outputs of which are connected to the information inputs of the second and third synchronous detectors, inputs synchronization of which are combined, a high-frequency generator, the first output of which is connected to the clock input of the functional low frequency generator and synchronization inputs of the first, fourth and fifth synchronous detectors, an output bus connected to the outputs of the first logarithmic amplifier, the first synchronous detector and the bias unit, to the second output of which the first output of the isolation resistor is connected, the second output of which is connected to the first terminal for connecting the sample , the first block of capacitors connected to the first input of the first switch, the second input of which is connected to the second terminal for connecting the sample, the input of the second hut amplifier and the output of the compensation unit, the input of which is connected to the second output of the scaling unit, the first input and third output of which are connected to the second output of the high-frequency generator and to the first terminal for connecting the sample, respectively, the second switch, the inputs of which are connected to the outputs of the third and fourth synchronous detectors , the output of the fifth synchronous detector is connected to the input of the first zero-organ, the output of which is connected to the second input of the scaling unit, the output of the second switch connected to the input of the first logarithmic amplifier, and the information inputs of the fourth and fifth synchronous detectors are combined and connected to the output of the second selective amplifier, characterized in that, in order to improve accuracy, it is equipped with a second zero-element, two phase shifters, a second block of capacitors, a third and the fourth switches, the second logarithmic amplifier, two adders, two amplifiers, two resistors and an operational amplifier, the output of which is connected to the output bus, while the second glue mm for connecting the sample is connected to the first terminal of the first resistor, the second terminal of which is connected to the inverting input of the operational amplifier and the first terminal of the second resistor, the second terminal of which is connected to the output of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the common bus and the first input of the third switch, the second input which is connected to the output of the second amplifier, the inputs of which are connected to the outputs of the second zero-organ and the second phase shifter, the input of which is connected to the third output of the function low-frequency generator and the first input of the first amplifier, the second input and output of which is connected to the second output of the first synchronous detector and the third input of the scaling unit, the output of the first adder connected to the information input of the second synchronous detector, the output of which is connected to the input of the second logarithmic amplifier, the outputs of the logarithmic amplifiers are connected to the inputs of the second adder, the output of which is connected to the output bus, the output of the third synchronous detector is connected to the input of the second a zero-organ, the output of which is connected to the third input of the second switch, the second output of the high-frequency generator is connected to the input of the first phase shifter, the output of which is connected to the input of the second block of capacitors, the output of which is connected to the input of the fourth switch, the output of which is connected to the second terminal for sample connection, and the inputs of the first adder are connected to the outputs of the first selective amplifier and the third switch.