SU1000946A1 - Device for measuring c-g-v characteristics of mis structures - Google Patents
Device for measuring c-g-v characteristics of mis structures Download PDFInfo
- Publication number
- SU1000946A1 SU1000946A1 SU813345080A SU3345080A SU1000946A1 SU 1000946 A1 SU1000946 A1 SU 1000946A1 SU 813345080 A SU813345080 A SU 813345080A SU 3345080 A SU3345080 A SU 3345080A SU 1000946 A1 SU1000946 A1 SU 1000946A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- voltage
- control
- source
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ C-QХАРАКТЕРИСТИК МДП-СТРУКТУР(54) DEVICE FOR MEASURING C-Q CHARACTERISTICS OF TIR STRUCTURES
1one
Изобретение огносигс к контрольноизмерительной технике и можег быть использовано дл осуществлени контрол качества полупровоцниковых структур, например МДП-структур, в процессе их производства. ,The invention of ognosigs for measuring instrumentation and can be used to control the quality of semi-pioneer structures, for example, MIS structures, during their production. ,
Известно устройство, в котором осу- . ществл етс раздельное изменение емкости исследуемой МДП-структуры и активной проводимости утечки в широком ди- Q намическом диапазоне изменени параметров исследуемого объекта Ij ,A device is known in which was-. there is a separate change in the capacitance of the investigated MIS structure and the active conductivity of the leak in a wide dynamic range of changes in the parameters of the object under study Ij,
Недостаток этого устройства - невысока точность измерени реапъныкпарамет- j ров МДП-структур из-за испо ьзоьаии неточной схемы замещени .The disadvantage of this device is the low accuracy of measurement of reaped parameters of the MIS-structures due to the use of an inaccurate replacement scheme.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл измерени элек- 70 трофизических параметров МДП-структур, содержащее блок управлени , источник опорного напр жени , первый сумматор, исследуемый объект, операционный усилитель , оЬразцовый конценсагор, управл емый делитель напр жени , первый ключ, второй сумматор, второй ключ, запоминающий блок, нул1 -орган, програмк:ируемый источник смешени , инвертор, регулируемое сопротивление, первый, второй и третий дополнительные ключи, дополнительный запоминающий блок, ключ, вычита- тель напр жений, блок измерени посто нной времени, схему делени напр жений, коммутатор и самописец 2J .Closest to the present invention is a device for measuring the electrophysical parameters of MIS structures, comprising a control unit, a reference voltage source, a first adder, a test object, an operational amplifier, a differential clamp, a controlled voltage divider, a first key, a second adder , second key, storage unit, zero-organ, programmable source of mixing, inverter, adjustable resistance, first, second and third additional keys, additional storage unit, key, subtractor straight zheny unit measuring a time constant circuit dividing the voltage, the switch and the recorder 2J.
Известное устройство характеризуетс недостаточной точностью измерени . Кроме того, оно имеет в своем составе контур с положительной обратной св зью (контур компенсации вли ни емкости диэлектрика С.(), что приводит к снижению устойчивости и стабильности его работы. Действие положительной обрат ной св зи приводит к усилению неравно- мерностей амплитудно-частотной характеристики устройства, а мен кмшкзс в процессе работы временные зацо г/кки сигнала , в контуре обратной св зи 1и,1зываютThe known device is characterized by insufficient measurement accuracy. In addition, it incorporates a positive feedback loop (compensation circuit for the effect of dielectric capacitance S. (), which leads to a decrease in the stability and stability of its operation. The effect of positive feedback leads to an increase in amplitude amplitude the frequency characteristics of the device, and in the process of operation, the speed loops of the signal are changed during the operation, in the feedback loop 1i, 1 call
изменение крутизны фронтов импульсных сигналов, что отражаетс на точности измерени параметра С а , определ емого по мгновенному значению напр жени на выходе операционного усилител при помо щи ключа. Остальные параметры МДП структуры также измен ютс с большой погрешиостью, поскольку они определ юг с с учетом измеренного значени Cj .the change in the steepness of the fronts of the pulse signals, which is reflected in the measurement accuracy of the parameter C a, determined by the instantaneous value of the voltage at the output of the operational amplifier with the help of a key. The remaining parameters of the MIS structure also vary with great permissiveness, since they are defined as south with regard to the measured value of Cj.
Все указанные факторы привод т кAll of these factors lead to
снижению точности измерени параметров МДП-структур.decrease in the accuracy of measurement of parameters of MOS structures.
Цель изобретени - повышение точности измерени С харак,теристик МДП-структур.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy of the C characteristics of the characteristics of the MIS structures.
Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени С -( Y характеристик МДП-струкгур, содержащее блок управлени , первый выход которого соединен с управл ющим входом источника опорного напр жени , второй выход подключен к управл ющему входу программируемого источника смещени , выход которого подключен к первому входу самописца и первой клемме дл подключени исследуемого объекта, втора клемма ко торого соединена с входом операционного усилител и одной из обкладок опорного конденсатора, втора обкладка которого подключена к выходу источника опорного напр1и-сени и входу делител , которого подключен к первому входу вычига- тел напр жений, второй вход которого соединен с выходом операционного усили тел , измеритель посто нной времени, вход которого соединен с входом нуль- , органа, а выход - с входом ключа, а также коммутатор, выход которого подключен к второму входу самописца, введены разделительный конденсатор, источ- ник управл ющего напр жени , второйThe goal is achieved by the fact that in a device for measuring C - (Y characteristics of a MIS structure, containing a control unit, the first output of which is connected to the control input of a voltage source, the second output is connected to the control input of a programmable bias source, the output of which is connected to the first input of the recorder and the first terminal for connecting the object under study, the second terminal of which is connected to the input of the operational amplifier and one of the plates of the reference capacitor, the second of which is connected The unit is connected to the first input of the voltage calculator, the second input of which is connected to the output of the operating force of the body, the constant time meter, the input of which is connected to the input of the zero, organ, and the output - with the key input, as well as the switch, the output of which is connected to the second input of the recorder, a separation capacitor is introduced, the source of the control voltage, the second
целитель напр жени , первый и второй пиковые детекторы, блок измерени напр жени , цополнительный вьгчитатель напр жвний,.блок сравнени и фильтр нижних частот, причем перва обкладка разделительного конденсатора соединена с пер вой клеммой дл подключени исследуемого объекта, а втора - с выходом опе рационного усилител , выход вьлитател напр жений соединен с входами первогоvoltage healer, first and second peak detectors, voltage measuring unit, additional voltage detector, comparison unit and low-pass filter, the first plate of the coupling capacitor connected to the first terminal for connecting the object under study, and the second to the output of the operating capacitor the amplifier, the output of the voltage supply is connected to the inputs of the first
пикового детектора, второго целител напр жени , нуль-орган и блока измерени посто нной времени, выход первого пико« « вого детектора соединен с первым входом блока сравнени и первым входом коммутатора , выход второго делител напр жени соединен с входами второго пиковогоa peak detector, a second voltage detector, a zero-organ and a constant time measurement unit; the output of the first pico detector is connected to the first input of the comparison unit and the first input of the switch; the output of the second voltage divider is connected to the inputs of the second peak
детектора и блока измерени напр жени , управл ющий вход которого соединен с третьим выходом блока управлени , а выход - с вторым входом коммутатора и первым входом второго вычитател напр жений , второй вход которого подключен к выходу второго пикового детектора, управл ющему входу ключа, выход которого через фильтр нижних частот соединен с третьим входом коммутатора, управл ющий вход второго пикового детектора подключен к входу первого пикового детектора и четвертому выходу блока управлени , п тый выход которого соединен с первым входом источника управл ющего напр жени , второй вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход соединен с входом первого делител и четвертым входом коммутатора, выход дополнительного вычитател напр жений подключен к второму входу блока сравнени , выход которого соединен с управл ющим входом второго делител .a detector and a voltage measuring unit, the control input of which is connected to the third output of the control unit, and the output to the second input of the switch and the first input of the second voltage subtractor, the second input of which is connected to the output of the second peak detector, the control input of the key, the output of which through a low-pass filter connected to the third input of the switch, the control input of the second peak detector is connected to the input of the first peak detector and the fourth output of the control unit, the fifth output of which is connected to the first The source of the control voltage source, the second input of which is connected to the output of the null organ, and the output connected to the input of the first divider and the fourth input of the switch, the output of the additional voltage subtractor is connected to the second input of the comparator unit, the output of which is connected to the control input of the second divider .
На чертеже приведена структурна схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.
Устройство содержит блок 1 управлени , источник 2 опорного напр жени , опорный конденсатор 3, операционный усилитель 4, исследуемый объект К5, программируемый источник 6 смещени , разделительный конденсатор 7, вычитател 8 напр жений, первый управл емый дели тель 9 напр жени , источник 10 управл ющего напр кени , нуль-орган 11, первый пиковый детектор 12, второй. т1р авл емый делитель 13 напр жени , блок 14 измерени посто нной времени, второй пиковый детектор 15, блок 16 измерени установившегос значени напр жени , дополнительный вычитатель 17, напр жений , сравнивающее устройство 18, ключ 19, фильтр 20 нижних частот, коммутатор 21 и самописец 22.The device contains a control unit 1, a reference voltage source 2, a reference capacitor 3, an operational amplifier 4, an object K5 under study, a programmable bias source 6, a coupling capacitor 7, a voltage subtractor 8, a first controlled voltage divider 9, a control source 10 for example, null organ 11, first peak detector 12, second. t1p is a voltage divider 13, a constant time measurement unit 14, a second peak detector 15, a steady voltage measurement unit 16, an additional subtractor 17, voltages, a comparison device 18, a switch 19, a low-pass filter 20, a switch 21 and Recorder 22.
Управл ющий вход источника 2 опорного напр жезш подключен к одному из выходов блока 1 управлени . Выход источника 2 опорного напр жени соединен через первый управл емый целитель 9 напр жени с первым входом вычитател 8 напр жений, а через опорный конденсатор 3 - с входом операционного усилител 4 и с одной клеммой исследуемого объеК та В, Друга клемма исследуемого объекта 5 подключена к выходу программируемого источника 6 смещени , а через разделительнъй конденсатор 7 - к выходу операционного усилител 4 и второму входу вычитател 8 напр жений, выход которого пикового мого делител 13 напр жени , нуль-органа 11 и блока 14 измерени посто нной времени. Выход нуль-органа 11 через источник 1О-управл ющегб напр жени подключен к управл ющему входу первого управл емого делител 9 напр жени . Выход второго управл емого делител 13 напр жени соединен с входами вгорого пикового цетектора 15 и блока 16 измерени установивщегос значени напр жени . Выход второго пикового детектора 15 соединен с входом ключа 19 и первым входом дополнительного вычитаге- л 17 напр жений, второй вход которого подключен к выходу блока 16 измерени установившегос значени напр жени . Выход дополнительного вычитател 17 напр жений соединен с первым входом сравнивающего устройства 18, второй вход которого соединен с выходом первого пикового детектора 12. Выход сравнивающего устройства 18 подключен к упра л ющему входу второго делител напр же НИИ 13. Выход блока 14 измерени посто нной времени соединен с управл ющим входом ключа 19, выход которого подключен к входу фильтра 2О нижних частот Управл ющие входы источника 1О управл ющего напр жени , первого и второго пиковых детекторов 12 и 15, блока 16The control input of the source 2 of the reference voltage is connected to one of the outputs of the control unit 1. The output of the source 2 of the reference voltage is connected via the first controlled healer 9 of the voltage to the first input of the subtractor 8, and through the reference capacitor 3 to the input of the operational amplifier 4 and to one terminal of the object under study B, the other terminal of the object under study 5 is connected to the output of the programmable bias source 6, and through the separation capacitor 7 - to the output of the operational amplifier 4 and the second input of the voltage subtractor 8, the output of which is the peak of the voltage divider 13, the zero-body 11 and the measurement unit 14 post time constant. The output of the zero-organ 11 is connected to the control input of the first controlled voltage divider 9 through the source of the 1-control voltage. The output of the second controllable voltage divider 13 is connected to the inputs of the hot peak detector 15 and the measurement unit 16 of the set voltage value. The output of the second peak detector 15 is connected to the input of the key 19 and the first input of the additional 17 voltage subtracted, the second input of which is connected to the output of the measurement unit 16 of a steady-state voltage value. The output of the additional voltage subtractor 17 is connected to the first input of the comparison device 18, the second input of which is connected to the output of the first peak detector 12. The output of the comparison device 18 is connected to the control input of the second divider of the SRI 13. The output of the constant time measurement unit 14 is connected with the control input of the switch 19, the output of which is connected to the input of the low-pass filter 2O Control inputs of the control voltage source 1O, the first and second peak detectors 12 and 15, block 16
е . e.
,ГСд - емкость опорного конденсатора С - емкость диэлектрика, С: емкость обедненного сло полу проводника, С2ИЯ- емкость и сопротивление, св занные с поверхностными сое- . то ни ми и завис5шше от поверхностного потенциала. В течение другого полупериода это напр жение имеет противоположную пол { кость. В режиме обогащени емкость С обе- дневного сло полупроводника настолько велика, что емкость МДП-структуры практически равна емкости диэлектрика. Следовательно, в режиме обогащени при напр жаше на выходе опера«ционного усилител 4 OY O O/CIC j-C-j, Gcd - capacitance of the supporting capacitor C - capacitance of the dielectric, C: capacitance of the depleted layer of the semi conductor, C2pc- capacitance and resistance associated with surface junctions. This is what depends on the surface potential. During the other half period, this voltage has the opposite sex. In the enrichment mode, the capacitance C of the outer semiconductor layer is so large that the capacitance of the MIS structure is almost equal to the dielectric capacitance. Consequently, in the enrichment mode, at the output, the opera tional amplifier 4 OY O O / CIC j-C-j
..
22
510009 64 соединен с входами первого измерени установившегос значени надетектора 12, второго управл в- пр жени соединены с соответствующими выходами блока 1 управлени . Выходы источника 1О управл ющего напр жени , первого пикового детектора 12, блока 16 измерени установившегос значени напр жени и фильтра 2О нижних частот соедлмены с соответствующими входами коммутатора 21. Выход последнего под- ключей к сигнальному входу самописца 22, горизонтальный вход которого соециней с выходом программируемого источника 6 смещени . Устройство-работает следующим об- По команде блока 1 управлени программируемый источник 6 смещени подает на исследуемую МДП-структуру 5 такое напр жение смещени , которое вводит МДП-структуру в режим сильного обогащени (это напр жение долж-но быть положительным дл структуры П -типа отрицательным дл структуры р -типа). Источник 2 опорного напр жени вырабатывает опорное (тестовое) напр жение в виде двупол рных пр моугольных импульсов амплитудой Ьд . При этом в те- чение одного из полупериодов опорного напр жени выходное напр жение операционного усилител 4 имеет вид Выходное напр жение «первого управмого делител 9 напр жени VAH,E Напр жение на выходе вычитател 8 р жений в обием виде be п,( , CgtCa -С.С,Я.ЕоСо; . С ежиме обогащени Лн По команде блока управлени источ- . 10 управл ющего напр жени поцает управл ющий вход первого управл емо-,510009 64 is connected to the inputs of the first dimension at a fixed value of the detector 12, the second control is connected to the corresponding outputs of the control unit 1. The outputs of the control voltage source 1O, the first peak detector 12, the measurement unit 16 of the steady-state voltage and the low-pass filter 2O connect with the corresponding inputs of the switch 21. The output of the last sub-keys to the signal input of the recorder 22, the horizontal input of which is coupled to the programmable output source 6 offset. The device works as follows: On the command of the control unit 1, the programmable bias source 6 supplies to the investigated MIS structure 5 such a bias voltage, which introduces the MIS structure into the strong enrichment mode (this voltage must be positive for the P-type structure negative for the p-type structure). The source 2 of the reference voltage produces a reference (test) voltage in the form of bipolar rectangular pulses with amplitude bd. In this case, during one of the half-periods of the reference voltage, the output voltage of the operational amplifier 4 has the form The output voltage of the “first control divider 9 voltage VAH, E The output voltage of the subtractor 8 is in the form of n, be, (, CgtCa -СС, Я.EoCo .; with a mode of enrichment Ln At the command of the control unit of the source 10 of the control voltage, the control input of the first control unit
710009468710009468
го целител 9 напр; жени управл ющееПосто нное управл ющее напр жениеHealer 9 ex; control voltage Permanent control voltage
посто нное напр жение, медленно иэмен кх на вхоае первого управл емого целител щеес до .тех пор, пока нуль-орган 11a constant voltage, slowly and ea kx, at the entrance of the first controlled healer, is as long as the null organ 11
не заифксирует на выходе вычигател does not zyfiksiruet at the exit
8 напр жений нулевое значение напр же- 5 Тагор 21 подаетс на самописец 22.8 voltages zero value volt- 5 Tagore 21 is fed to the recorder 22.
НИЯУВУ «ЕоСо/С ЕдКу.и . Ю. Это про.На прот жении всего цикла измерени NIAUVU "EoSo / S EdKu.i. Y. This is a pro. For the entire measurement cycle
изойдет при YAH-I команде нуль-органа 11 источник 10 управл ющего напр жени прекращает изменение своего выходного напр жени и фиксирует его на уровне, при- которомwhen the YAH-I command is issued to the zero-command command 11, the source 10 of the control voltage stops changing the output voltage and fixes it at the level at which
SAHI CO/C,.SAHI CO / C ,.
НоСоNoso
))
: - Со+С; Первый пиковый детектор 12 фиксирует экстремальное ( за полупериод опорного сигнала) значение напр жени (J ц. когорюе подаетс на самописец 22 через коммутатор 21. Выходное апр жение вычитател 8 напр жений масштабируетс вторым управ л емый делителем 13 напр жени и по даетс на входы второго пикового детектора 15 и блока 16 измерени установн щегос значени напр жени . Их выходные напр жени V k L :lM BHvSH-q.. подаютс на входы дополнительного внчи- тател 17 напр жений, выходное напр жение которого (Сз+Са) Это напр жение сравниваетс сравнивающим устройством 18 с напр жетшем, снимаемым с выхода первого пикового детек . тора 12: - Co + C; The first peak detector 12 detects the extreme (for the half-period of the reference signal) voltage value (J c. Cohort is fed to the recorder 22 through the switch 21. The output voltage of the subtractor 8 voltage is scaled by the second controlled by the voltage divider 13 and is fed to the inputs of the second peak detector 15 and measurement unit 16 of the set voltage value. Their output voltages V k L: lM BHvSH-q .. are fed to the inputs of the additional voltage detector (Cs + Ca) This voltage compare comparing device 18 with a voltage taken from the output of the first peak detector of torus 12
напр жений, пропорциональное значению его коэффициента передачи, через коммупараметров исследуемого образца МДПструктуры . значение К не измен етс .voltages, proportional to the value of its transmission coefficient, through the commuparameters of the MDPstructure sample under study. the value of K does not change.
Далее по команде блока 1 управлени программируемый источник 6 смещени выводит с исследуемую МДП-структуру из режима обогащени . При различных напр жени х смещени значение емкости диэлектрика С остаетс неизменным , поэтомуThen, at the command of the control unit 1, the programmable bias source 6 removes the MIS structure from the enrichment mode with the investigated MOS structure. At different bias voltages, the value of the capacitance of the dielectric C remains unchanged, therefore
..
ЕоСоЕоСо
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813345080A SU1000946A1 (en) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | Device for measuring c-g-v characteristics of mis structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813345080A SU1000946A1 (en) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | Device for measuring c-g-v characteristics of mis structures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1000946A1 true SU1000946A1 (en) | 1983-02-28 |
Family
ID=20979353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813345080A SU1000946A1 (en) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | Device for measuring c-g-v characteristics of mis structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1000946A1 (en) |
-
1981
- 1981-10-08 SU SU813345080A patent/SU1000946A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1219967A1 (en) | Impedance detector circuit, impedance detector and method of impedance detection | |
US4086541A (en) | Time division multiplexing amplifier | |
SU1000946A1 (en) | Device for measuring c-g-v characteristics of mis structures | |
US3255410A (en) | System and method for measuring a property of dielectric material by periodically and alternately applying signals at different frequencies to a capacitance probe and measuring the difference in output signals while maintaining the average amplitude of the output signals constant | |
US2596955A (en) | Apparatus for measuring direct voltages | |
US5001416A (en) | Apparatus and method for detecting and measuring changes in linear relationships between a number of high frequency signals | |
US3484692A (en) | Superregenerative circuit with switch means providing reference and measuring states | |
US3568057A (en) | Phase measurement apparatus incorporating square wave voltage difference compensation | |
SU691783A1 (en) | Apparatus for measuring non-uniformity of amplitude frequency response | |
SU1026095A1 (en) | Mis structure electrocrystal parameter meter | |
SU1721542A1 (en) | Liquid electrical conductance meter | |
SU993365A1 (en) | Device for measuring internal resistance of electrochemical current source | |
SU759996A1 (en) | Device for registering parameters throughout surafce area of dielectric-semiconductor structures | |
SU1029062A2 (en) | Conductometer | |
SU905885A1 (en) | Device for measuring electrophysical parameters of igfe-structures | |
SU1095078A1 (en) | Device for measuring voltage | |
SU1425431A1 (en) | Eddy-current thickness gauge | |
SU534698A1 (en) | Device for measuring active power | |
SU890222A1 (en) | Volt-amperograph | |
SU1075333A1 (en) | Device for measuring concentrations of doping additions in semiconductors | |
SU957114A1 (en) | Device for measuring pulse voltage instantaneous values | |
SU834586A1 (en) | Device for measuring ac voltage waveform coefficient | |
SU1076843A1 (en) | Converter of r,l,c-circuit parameters to frequency signals | |
SU1767446A1 (en) | Device for measuring frequency relation of capacitance or conductivity | |
JPH046477A (en) | Ac voltage measuring apparatus |