SU1767446A1

SU1767446A1 - Устройство дл измерени частотных зависимостей емкости или проводимости

Info

Publication number: SU1767446A1
Application number: SU894679937A
Authority: SU
Inventors: Яков Овсеевич Ройзин; Виктор Николаевич Свиридов; Владислав Николаевич Моржаков
Original assignee: Одесский государственный университет им.И.И.Мечникова
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1989-04-18
Publication date: 1992-10-07

Abstract

Использование: в измерительной технике . Сущность изобретени : устройство включает мост 1 полных проводимостей, генераторы 2, 8, усилители 3, 4, 10, детекторы 5, 6, 9, индикаторы 7, 12, удвоитель 11 частоты . Особенностью изобретени вл етс введение блоков 8, 9, 10, 11, что позвол ет обеспечить измерение диэлектрических и полуизолирующих слоев на полупроводниковой подложке с повышенной точностью за счет исключени вли ни проводимости полупроводниковой подложки. 1 ил.

Description

Изобретение относится к иизмерительной технике и предназначено для измерения спектра диэлектрических потерь или частотных зависимостей емкости и проводимости диэлектрических и полуизолирующих слоев на полупроводниковых подложках.

Известно устройство для измерения частотных зависимостей емкости или проводимости, позволяющее снимать зависимость емкости или . проводимости полупроводниковых двухполюсников от частоты в автоматическом режиме. Устройство содержит генератор, выход которого подсоединен к первичной обмотке трансформатора, в два плеча вторичной обмотки которого подсоединены соответственно образец и эталонная RC-цепочка и которые представляют черырехплечий измерительный мост, а в дополнительное плечо подсоединен конденсатор, при этом выход моста подключен к усилителю, а выход дополнительного плеча - к второму усилителю, выполненному по идентичной схеме с первым усилителем, причем к усилителям подключены соответственно первый и второй синхродетекторы, опорные входы которых соединены с выходом генератора, вход блока обратной связи подключен к выходу второго фазового детектора, а выход блока обратной связи подключен к управляющим входам первого и второго оптронов, выходы которых подсоединены к фазозадающим цепям первого и второго синхродетектора соответственно, первый сигнальный вход двухкоординатного самописца подключен к выходу преобразователя частоты в напряжение, вход которого соединен с выходом генератора, а второй сигнальный вход двухкоординатного самописца соединен с выходом первого фазового детектора.

Недостатком устройства является недостаточно высокая точность измерений, обусловленная влиянием проводимости объема полупроводникового слоя на результаты измерения параметров диэлектрического слоя.

Цель изобретения - повышение точности при измерении диэлектрических или полуизолирующих слоев на полупроводниковой подложке за счет исключения влияния проводимости полупроводниковой подложки.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения частотных зависимостей емкости или проводимости, содержащее генератор, мост полных проводимостей, включающий компенсирующую RC-цепь и клеммы для подключения исследуемого образца, и предварительный усилитель, сое диненные последовательно, первый селективный усилитель, первый и второй синхронные детекторы и двухканальный индикатор, введены амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход - через введенный второй селективный усилитель с информационным входом первого^ синхроного детектора, выход которого соединен с входом первого канала индикатора, генератор модулирующего сигнала и удвоитель частоты, соединенные последовательно, причем выход генератора модулирующего сигнала соединен с введенным управляющим входом генератора, а выход удвоителя частоты соединен с опорным входом первого синхронного детектора, вход первого селективного усилителя соединен с выходом предварительного усилителя, а выход - через информационный вход второго синхронного детектора с входом второго канала индикатора, причем опорный вход второго синхронного детектора соединен с выходом генератора, а вход компенсирующей RC-цепи - с первой клеммой введенного переменного резистора.

На чертеже показана схема заявляемого устройства. .

Оно содержит мост 1 полных проводимостей. К первичной обмотке трансформатора моста подключен генератор 2, а к выходу - предварительный усилитель 3, выход которого соединен с входом селективного усилителя 4 и входом амплитудного детектора 9, выход которого соединен с входом Селективного усилителя 10. Первый и второй синхронные детекторы 6 и 5 соединены с выходами селективных усилителей 10 и 4 соответственно, причем опорный вход синхродетектора 5 соединен с выходом генератора 2, а опорный вход синхродетектора 6 соединен через удвоитель 11 частоты с выходом генератора 8, который подсоединен к управляющему входу генератора 2. Выходы синхродетекторов 5 и 6 соединены с индикаторами 7 и 12 разбаланса моста соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый объект включается в одно из плеч моста 1 полных проводимостей (см. образец на чертеже). Через образец протекает переменный ток l(t) = G(<w)U(t), (1) где G(<w) - частотная зависимость проводимости двухполюсника;

n(t) - переменное напряжение, приложенное к входу образец.

Для случая Οι(ω) » β_κ(ω) выражение в правой части уравнения (1) имеет вид

2_Г2

6(ω) = 0«(ω) + (2) ₅

U(t) = Asln( Шо + Δ ω cos ν t)t, (3) где ωο=ω_ο+Δωεο5 v t частота измерительного сигнала:

Gk(w)- частотная зависимость проводимости приконтактной области образца; Gi проводимость объема образца: G* - емкость полуизолирующего слоя; А - амплитуда измерительного сигнала: Фо - опорная частота, на которую настроен генератор 2; Δωпределы изменения частоты генератора 2; ν - частота генератора 8, определяющая изменения частоты измерительного сигнала в пределах от ω-Δω до ω + Δω. Причем jq v« ah и Δω«ω. Подставляя в уравнение (1) выражения (2) и (3), с учетом выражения для ω) получим l(t) = G_K( )υ(ΐ) + [ω£ +2 Δωω_&οο8Ρΐ+ 25 + ^(1 + cos2vt])^U(t). (4)

Выражение (4) содержит член, пропорциональный cos2 v t. Селективный усилитель 10, предварительный усилитель 3, амплитудный детектор 9, а также синхродетектор 6, удвоитель 11 частоты и 11ндикатор 12 выделяют из полного сигнала составляющую с удвоенной частотой 2 V, амплитуда которой пропорциональна Δω Ck²/2Gi. Изменяя величину проводимости Gi в мосте 1 до тех пор, пока индикатор 12 не установится на ноль, можно скомпенсировать влияние Gi. После этого можно перейти к балансированию моста по G_K на заданной частоте ωοι, подстраивая проводимость G_K до тех пор, пока индикатор 7 при помощи селективного усилителя 4 и синхродетектора 5 не установится на ноль. Затем у генератора 2 изменяют частоту ω, а при необходимости и частоты ν и Δωγ генераторов 8 и 2 так, чтобы выполнялись ус45 ловия ν« ωο2 и Δω«ωο2.

На новой частоте получают новое значение Gk( ωο2).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет значительно повысить точность измерения зависимости G(<w) или С( ω) одного из слоев в двухслойной структуре (ранее эти измерения проводились после снятия второго слоя), что позволяет использовать устройство для неразрушающего контроля качества полупроводниковых структур.

Claims

Формула изобретения

Устройство для измерения частотных зависимостей емкости или проводимости, содержащее генератор, мост полных проводимостей, включающий компенсирующую RC-цепь и клеммы для подключения исследуемого образца и предварительный усилитель, соединенные последовательно, первый селективный усилитель, первый и второй синхронные детекторы и двухканальный индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при измерении диэлектрических или полуизолирующих слоев на полупроводниковой подложке за счет исключения влияния проводимости полупроводниковой подложки, в него введены амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход - с информационным входом первого синхронного детектора, выход которого через введенный второй селективный усилитель соединен с входом первого канала индикатора, генератор и удвоитель частоты, соединенные последовательно, причем вход генератора модулирующего сигнала соединен с введенным управляющим входом генератора, а выход удвоителя частоты соединен с опорным входом первого синхронного детектора, второй селективный усилитель, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход через информационный вход второго синхронного детектора - с входом второго канала индикатора, причем опорный вход второго синхронного детектора соединен с выходом генератора, а вход компенсирующей RC-цепи соединен с первой клеммой введённого переменного резистора.

Составитель Я. Ройзин Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М. Керецман

Заказ 3546 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101