SU1041967A1 - Устройство дл регистрации параметров МДП-структур - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электронной технике и может быть использовано дл  проведени  контрол  качества и исследовани  структур металл - диэлектрик - полупроводник (ЦДЛ-структур) в процессе производства интегральных схем на их основе

Известно устройство дл  регистрации параметров МДП-структур, содерж щее генератор синусоидального напр жени , источник смещени ,-усилитель к входу которого подключен образцовый резистор, а выход через выпр митель соединен с вертикальным входом самописца, горизонтальный вход которого подключен к источнику смещени . Объект измерени  и образцовое сопротивление образуют емкрстноомический делитель дл  синус9идального напр жени  i .

Недостатками данного устройства  вл ютс  низка  точность и ограниче ные функциональные возможности, определ емые упрощеннымпредставление МДП-структура в виде одной зквивалентной емкости.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройство дл  регистрации параметров МДП-стру тур, содержащее регистратор, генератор , выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второ вход которого подсоединен к выходу источника смещени , а выход подключен через образец к входу первого усилител , выход которого подсоединен через первый образцовый конденсатор к его входу, а через второй образцовый конденсатор - к входу второго усилител , выход которого подключен через третий образцовый конденсатор к его входу и к входу детектора, выход которого подсоединен к первому входу регистратора, второй вход которого подключен к выходу источника смещени , выход которого подключен через инвертор и регулируемое сопротивление к входу первого усилител , выход которого подсоединен через фильтр нижних частот к управл ющему входу регулируемого сопротивлени . При этом выход второго усилители подключен через индикатор синфазности, инвертор и образцовый резистор к своему входу 2 .

Недостатком известного устройства  вл ютс  относительно низка  точность и ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что выходные сигналы несут информацию лишь )О емкости и проводимости всей МДП-структуры в функции приложенного напр жени  смещени . Дл  получени  зависимостей емкости и проводимости только полупроводниковой части в функции от падающего на ней напр жени  смещени  необходимо провести соответствующие вычислительны операции. При этом происходит также и трансформаци  погрешностей данного устройства в большую сторону в тех случа х, когда комплексное сопротивление изол тора больше комплексного сопротивлени  полупроводниковой части исследуемой МДП-структуры , что характерно дл  большинств режимов при регистрации характеристик МДП-структур.

Цель изобретени  - повышение точности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что а устройство дл  регистрации параметров мда-структур, содержащее регистратор, генератор, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подсоединен к выходу источника смещени , а выход подключен через образец к входу первого усилител , выход которого подсоединен через первый образцовый конденсатор к его входу, а через второй 9бразцовый конденсатор - к входу второго усилител , выход которого подключен через третий образцовый конденсатор к его входу и к первому входу фазочувствительного детектора введены второй и третий cy waтopы, коммутатор, индикатор нул , блок стабилизации, четвертый образцовый конденсатор и третий усилитель, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, а через четвертый образцовый конденсатор

-подсоединен к его входу и к входу первого усилител , выход источника смещени  подключен к второму входу третьего сумматора, выход которого подсоединен к первому входу регистратора , второй вход которого подключен через коммутатор к первому и второму выходам фазочувствительного детектора, второй вход которого подключен к входу индикатора нул , к выходу второго сумматора и к вход блока стабилизации, выход которого подключен к входу генератора, выход которого подсоединен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого

усилител , при этом первый, второй и четвертый образцовые конденсаторы выполнены в виде блока синхронно регулируемых конденсаторов.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство дл  регистрации параметров МДП-структур содержит генера тор 1 синусоидального напр жени , источник смещени  2, блок 3 стабилизации , выход которого подключен к входу генератора 1, выход которого подсоединен к первому входу первого сумматора 4, выход которого подключен к структуре 5. Вход блока 3 св эан с входом индикатора б нул  и вы ходом второго сумматора 7, первый вход которого соединен с выходом ге нератора 1, а второй вход подключен к первому образцовому конденсатору в обраэукхдему блок конденсаторов с четвертым конденсатором 9 и вторым конденсатором 10. Конденсатор 8 вклю чен в цепь обратной св зи первого усилител  11, а конденсатор 9 b цепь обратной св зи усилител  12, выход которого подключен к входу сумматора 13. К конденсатору 10 подключен усилитель 14 с конденсатором 15 в цепи обратной св зи, выт ход-которого подключен к входу фазочувствительйого детектора 16, выходы которого через коммутатор 17 подсоединены к регистратору 18. Источник. 2 подключен к второму вхог ду сумматора 13. Второй вход фазочувствительного детектора 16 соединен с входом индикатора 6 нул . Эквив шент.на  схема структуры 5 представл ет соббй последовательное соединение емкости изох1 тора 19 ( с- параллельно соединенными проводимостью полупроводника 20 (Gp) и емкостью полупроводника 21 (Ср). Устройство работает следую1 1им образом. К образцу 5 прикладываетс  через сумматор 4 сумма линейно измен  ющегос  напр жени  смещени  от источника 2 и синусоидальное напр жение требуемой частоты (тест-сигнгш ) ио от генератора 1. В начальный момент времени на об разец 5 подаетс  такое напр жение смещени  (положительное дл  струк- . туры п-типа и отрицательное дл  структуры р-типа), которое вводит МДП-структуру в режим сильного обогащени  (режим аккумул ции). В этой режиме козффициент передачи образца 5 определ етс  только емкостью изол тора 19 (Ci ), и падение напр жени  на полупроводниковой части прак тически равно нулю UcpppS 0. Регулиру  емкость блока образцовых конден саторов 8, 9 и 10, добиваютс  равен ства их емкостей емкости изол тора 19 (С) (С, С2-Сз С , Выходное напр жение усилител  11 Uf, при этом становитс  равным по мО дулю и противоположным по фазе тест сигналу на структуры 5 r-v-E и критерием окончани  регулировки служит равенство нулю их суммы на выходе сумматора 7, что фиксируетс  по индикатору 6 нул . После вывода МДП-структуры из реима аккумул ции напр жение на выходе усилител  11 будет равно с учетом (1) . j«CHiv«Cp Op В зтом случае выходное напр жение сумматора 7 определитс  следующим выражением (4) U,U,-rlwC ,+jwCp+Qp что соответствует падению напр жени  на полупроводниковой части МДПструктуры , т.е. . . .(5) Ut-Ucp.upВведение блок& стабилизации 3 позво ет измен ть выходное напр жение генератора 1 й„ таким образом чтобы напр жение о, а значит и йср.р было посто нным в выбранном диапазоне изменени  значений Ср и Gp. Из . (4) можно записать . jwC ijvwCpi Ор Подставл   значение йд в (3), получают jwCp4 Gp Цг-йт wc7 Напр жение с усилител  11 подаетс  на вход усилител  14 через образцовый конденсатор 10. Напр жение на выходе усилител  14 равно или с учетом (1) и (7 -Чтл) Напр жение с усилител  14 поступает на вход фазочувствительного детектора 16, осуществл ющего квадратурное разделение напр жени  V, опорным дл  которого  вл етс  напр жение bj с выхода сумматора 7. В результате на одном выходе фазочувствительного детектора 16 имеетс  синфазна  составл юща  напр жени  . j.6;Huil №.e-Gp, (105 где k - коэффициент передачи фазочувствительного детектора 16, а на

другом выходе - квадратурную составл ющую

i6 |U8l;;;;; i.e.vCp.

Таким образом, на выходах фазочувствительного детектора 16 получены сигналы, пропорциональные эмкости и проводимости полупроводниковой части исследуемой МДП-структуры.

Напр жение на выходе усилител  12 вследствие равенства емкостей регулируемого образцового конденсатора 9 (С) и изол тора 19 (С) согласно (1)-равно по модулю и противоположно по фазе падению напр жени  смещени  на емкости изол тора 19. На сумматоре 13 выходное напр жение усилител  12 складалваетс  с общим напр жением смещени , приложенным к структуре 5. В результате напр жение на выходе сумматора 13 равно падению напр жени  смещени  на полупроводниковой части МДП-структуры.

Напр жение с выхода сумматора 1л подаетс  на горизонтальный вход регистра 18, на вертикальный вход которого подаетс  сигнал через коммутатор 17 с квадратурного или синфа-зного выхода фазочувствительного детектора 16.

Регистратор 18 регистрирует зависимости емкости или проводимости полупроводниковой части МДП-структуры от прилйжен-ного к ним напр жени  смещени . Дополнительно по значени м одного из регулируемых образцовых конденсаторов отсчитывают значение емкости изол тора 19 (с).

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет измер ть параметры МДП-структуры по более точной треэлементной схеме замещени , что исключает методические погрешности измерени  емкости и проводимости полупроводниковой части, а также позвол ет регистрировать значение емкости и проводимости полупроводниковой Части в функции приложенного к ним напр жени  смещени .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МДП-СТРУКТУР, содержащее регистратор, генератор, выход которрго подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подсоединен к выходу источника смещения, а выход подключен через структуру к входу первого усилителя, выход которого подсоединен через первый образцовый конденсатор к его входу, а через второй образцовый конденсатор - к входу второго усили- теля, выход которого подключен через третий образцовый конденсатор к его входу и к первому входу фазочувствительного детектора, о т л и— чающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй и третий сумматоры, коммутатор, индикатор нуля, блок стабилизации, четвертый образцовый конденсатор и третий усилитель, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, а через четвертый образцовый конденсатор подсоединен к его входу и к входу первого усилителя, выход источника смещения подключен к второму входу третьего сумматора, выход которого подсоединен φ к первому входу регистратора, второй Вход которого подключен через коммутатор к первому и второму выходам фазочувствительного детектора, второй вход которого подключен к входу индикатора нуля, к выходу второго сумматора, и к входу блока стабилизации, выход которого подключен к входу генератора, выход которого подсоединен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого усилителя, при этом первый, второй и четвертый образцовые конденсаторы Выполнены в виде блока синхронно регулируемых конденсаторов.

   SU,... 1041967