SU658507A1 - Device for registering voltage-farad characteristics - Google Patents

Device for registering voltage-farad characteristics

Info

Publication number
SU658507A1
SU658507A1 SU742041254A SU2041254A SU658507A1 SU 658507 A1 SU658507 A1 SU 658507A1 SU 742041254 A SU742041254 A SU 742041254A SU 2041254 A SU2041254 A SU 2041254A SU 658507 A1 SU658507 A1 SU 658507A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
amplifier
frequency
output
voltage
capacitance
Prior art date
Application number
SU742041254A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рауль Самуилович Нахмансон
Original Assignee
!54) Устройство Для Определения Концентрации Примесей В Полупроводниках
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by !54) Устройство Для Определения Концентрации Примесей В Полупроводниках filed Critical !54) Устройство Для Определения Концентрации Примесей В Полупроводниках
Priority to SU742041254A priority Critical patent/SU658507A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU658507A1 publication Critical patent/SU658507A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

Изобретение относитс  к области контрол  электрофизических параметров полупроводников и может быть использо вано дл  определени  профил  концентрации легирующих примесей в полупроводниковых слитках, пластинах, пленках , а также в различных полупроводниковЕЛх структурах и приборах (р-п переходы, ЭДП структуры, диоды, фото диоды, транзисторы и др.) . Известно устройство дл  контрол  распределени  примесей в полупроводниках , содержащее генератор пилообра ного напр жени ,генератор высокой ча тоты Фильтр, ква,дратичный усилитель,. дискриминаторы и индикатор 1 Известное устройство имеет недостаток, который заключаетс  в том, что характеристика распределени  примесей в полупроводниках наблюдаетс  на экране осциллографа, что затрудн ет непосред ственный отсчет измер емой величины. Известно устройство дл  определе НИН профил  распределени  концентрации примесей, содержащее;генераторы низкой и высокой частоты, а также генератор смещени , соединенные с образцом, селективные усилители, датекторы и регистратор (2. Данное устройство свободно от недостатков первого, однако точность измерени  его низка . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены модул тор, включе1П1ый между генератором высокой частоты и образцом, а также второй генератор высокой частоты,преобразователь частоты и цепь обратной св зи из усилител , детектора и фильтра, причем, вход усилител  соединен с образцом, выход фильтра обратной св зи соединен с модул тором, выход первого селективного усилител  соединен с преобразователем частоты, выход которого через второй усилитель соединен со входом образца. На чертеже показана схема устройства дл  определени  концентрации примесей в полупроводниках. Оно содержит генератор высокочастотного сигнала 1 частоты fj (например, f 600 кгц) , на выходе которого установлен модул тор 2,3- селективный усилитель частоты , вход которого соединен с выходом модул тора, а выход - с трансформаторным мостом переменного тока 4, в одно плечо которого включей измер емый полупроводниковый об разец 5, представленный в виде конденсатора , имеющего суммарную емкос С + с , складывающутас  на подлежаще измерению емкости обедненного сло  С и паразитной и краевой емкости С В другое плечо моста включена компе сационна  емкость 6, Выход моста с токосъемным сопротивлением 7 соединен со входами двух селективных усилителей s частоты fj 8 и частоты f (например, 400 кгц) На выходе перв го селективного усилител  8 установлен преобразователь частоты i в час то.ту f, состойадий из генератора 10 частоты f + Ig (гетеродин) 1000 кгц и смесител  9.На выходе смесител  ст ит усилитель частоты f 11 и далее детектор 12, с которого сигнал подаетс  на вход горизонтальной развертки регистратора (двухкоординатно го самописца или осциллографа;на cx ме регистратор не показан) , Выход ус лител  11, кроме того, соединен со входом моста 4, На выходе усилител  13 установлен детектор 14, который через фильтр обратной св зи 15 соединен с управп югдам электродом модул тора . Образец 5 соединен так же с выходами генератора низкой частоты fj16 (например, 0,5 кгц) и ручного, электромеханического или электронного генератора медленно измен ющегос  напр жени  смещени  17. Выход усилител  3 соединен также со входом детектора 18, выход которого соединен со входом вертикальной развертки регистратора или через линейный усилитель частоты f- 19 и детектор 20, или через логарифмический усилитель той же частоты 21 и детектор 22. Работа устройства - основана на из вестной методике определени  профил  концентрации примесей, согласно которой рассто ние х; от металлическо го контакта иЛи от более сильно ле гированной области полупроводника св зано с емкостью обедненного сло  образца С формулойХ где А некоторый коэффициент пропорциональности , а концентраци  примесей на этой глубине N(x) св зана. .с емкостью С формулой JL. аЖЛ NM ° dv где И - коэффициент пропорциональности , а V - напр жение образца. Дл ЩП структур эти формулы также могут быть испсзльзойаны, поскольку диэлектрик :ЧИ.стр1 формально (с некоторой трансформацией толщины в соответстви с разницей диэлектрических посто нных ) может быть отнесен к области пространственного зар да. Устройство дл  измерени  концентрации примесей работает следующим образом. Высокочастотный сигнал ча:;готы 1 от генератора 1 через мо-. дул тор 2 и усилитель 3 попадает на мост 4, и, пройд  через образец 5, выдел етс  на малом токосъемном сопротивлении 7. С помощью емкости 6 можно скомпенсировать ток, текущий через паразитную и краевую емкость с , так что сигнал на выходе моста будет пропорционален только емкости Обедненного сло  С. Така  компенсаци  особенно желательна при измерени х на малых площад х, когда погрешность, вносима  емкостью С , велика. Далее сигнал усиливаетс  усилителем 8,преобразуетс  по частоте с помощью смесител  9 и гетеродина 10 и вновь усиливаетс  усилителем 11. Затем-сигнал (уже с частотой f) оп ть подаетс  на мост, вьщел етс  на сопротивлении 7 и усиливаетс  усилителем 13. Амплитуды высокочастотных сигналов, попадающих на образец, выбираютс  достаточно малыми (подробнее об этом см.ниже), поэтому в принципе нелинейна  емкость С -может дл  них рассматриватьс  как линейна . Тогда амплитудные значени  напр жений на выходе усилителей 3,11 и 13, которые мы обозначим через V , V. и V..,, св за сЦО1Л вы соотношени ми V,, oLCV, V где с. и Ji - некоторые коэффициенты пропорциональности. Из (3) и (4) Р . После усилител  13 и детектора 14 напр жение через фильтр обратной св зи подаетс  на модул тор 2. Возникающа  цепь авторегулировани  работает таким образом, что поддерживает напр жение с достаточной степенью точности посто нным, несмотр  на изменени  емкости С (емкость измен етс  за счет подачи напр жений с генераторов 16 и 17). По сним, что такое авторегулирование вполне возможно, Практически емкость С измен етс  не б.олее чем в 10 раз, следовательно согласно (6) f дл  сохранени  Vgj, необходимо изменить напр жение V или,что то же самое,изменить пропускание модул тора 2 в 100 раз. Дл  этого достаточно изменить напр жение на полевом транзисторе КПЗО2А всего на 0,5 вольта. Если опорное напр жение , подаваемое на модул тор, имеет величину 50 вольт, то напр жение на выходе фильтра 15 будет оставатьс The invention relates to the field of monitoring the electrophysical parameters of semiconductors and can be used to determine the concentration profile of doping impurities in semiconductor ingots, plates, films, as well as in various semiconductor structures and devices (pn junctions, EDP structures, diodes, photo diodes, transistors and etc.) . A device for controlling the distribution of impurities in semiconductors is known, comprising a sawtooth generator, a high frequency generator Filter, kva, dratic amplifier ,. discriminators and indicator 1 The known device has the disadvantage that the characteristic distribution of impurities in semiconductors is observed on the oscilloscope screen, which makes it difficult to directly read the measured value. A device is known for determining the NIN profile of the distribution of impurity concentration, containing low and high frequency generators, as well as an offset generator connected to the sample, selective amplifiers, sensors and a recorder (2. This device is free from the disadvantages of the first, but its measurement accuracy is low. of the invention is to improve the accuracy of measurements. The goal is achieved by the fact that a modulator, included between the high-frequency generator and the sample, is introduced into the device, and the second generator is high frequency, the frequency converter and the feedback circuit of the amplifier, detector and filter, moreover, the amplifier input is connected to the sample, the output of the feedback filter is connected to the modulator, the output of the first selective amplifier is connected to the frequency converter, the output of which is connected through the second amplifier with the sample input. The drawing shows a diagram of a device for determining the concentration of impurities in semiconductors. It contains a high-frequency signal generator 1 of frequency fj (for example, f 600 kHz), the output of which is set Ul. 2, 3 is a selective frequency amplifier, whose input is connected to the modulator output, and the output is to an alternating current transformer bridge 4, in one arm of which includes a measured semiconductor sample 5, presented as a capacitor, having a total capacitance C + c, folding on the capacitance of the depleted layer C and the parasitic and marginal capacitance C, to the other shoulder of the bridge, is included the computational capacitance 6; The output of the bridge with current-collecting resistance 7 is connected to the inputs of two selective amplifiers s of frequency fj 8 and frequencies f (for example, 400 kHz) At the output of the first selective amplifier 8, a frequency converter i is set to a frequency. frequency f 11 and further detector 12, from which the signal is fed to the horizontal scan input of the recorder (two-coordinate recorder or oscilloscope; the recorder is not shown on cx), the output of the amplifier 11 is also connected to the input of the bridge 4, the output of the amplifier 13 installed detector 14, which is through a reverse filter The connection 15 is connected to the control electrode of the modulator. Sample 5 is also connected to the outputs of the low-frequency generator fj16 (for example, 0.5 kHz) and a manual, electromechanical or electronic generator of a slowly varying bias voltage 17. The output of the amplifier 3 is also connected to the input of the detector 18, the output of which is connected to the vertical input recorder sweeps through either the linear frequency amplifier f- 19 and the detector 20, or through a logarithmic amplifier of the same frequency 21 and the detector 22. The device is based on the well-known method for determining the concentration profile of impurities, according to which is the distance x; from the metal contact, or from the more heavily doped region of the semiconductor is related to the capacity of the depleted sample layer C by the formula X where A is a certain proportionality coefficient and the concentration of impurities at this depth is N (x). with a capacity of formula jl. AZL NM ° dv where I is the proportionality coefficient and V is the sample voltage. For thyroid structures, these formulas can also be used, since the dielectric: CHI.str formally (with some thickness transformation in accordance with the difference in dielectric constants) can be assigned to the region of spatial charge. A device for measuring the concentration of impurities works as follows. High-frequency signal cha:; goti 1 from generator 1 through mo-. the puller 2 and amplifier 3 hits bridge 4 and, passing through sample 5, is released at a small current collector resistance 7. With capacitance 6, the current flowing through the parasitic and edge capacitance c can be compensated for, so that the signal at the output of the bridge will be proportional to only the capacity of the depleted layer C. Such compensation is especially desirable when measuring in small areas, when the error introduced by the capacitance C is large. The signal is further amplified by amplifier 8, converted in frequency by mixer 9 and local oscillator 10, and amplified again by amplifier 11. Then the signal (already at frequency f) is again fed to the bridge, amplified at resistance 7 and amplified by amplifier 13. Amplitudes of high-frequency signals that fall on the sample are chosen sufficiently small (for more on this, see below), therefore, in principle, nonlinear capacitance C can be considered as linear for them. Then the amplitude values of the voltages at the output of the amplifiers 3,11 and 13, which we denote by V, V. and V .., are related to SSTs1L by the relations V ,, oLCV, V where c. and Ji are some proportionality coefficients. From (3) and (4) P. After the amplifier 13 and the detector 14, the voltage is fed through the feedback filter to the modulator 2. The resulting auto-regulation circuit operates in such a way that it maintains the voltage with a sufficient degree of accuracy constant, despite changes in capacitance C (the capacitance changes due to supply voltage generators 16 and 17). Taking into account that such automatic regulation is quite possible, in practice, capacitance C does not change more than 10 times, therefore, according to (6) f, in order to maintain Vgj, it is necessary to change the voltage V or, which is the same, change the transmission of the modulator 2 100 times. To do this, it is enough to change the voltage on the FETA2A field-effect transducer by only 0.5 volts. If the reference voltage supplied to the modulator is 50 volts, the voltage at the output of the filter 15 will remain

SU742041254A 1974-07-02 1974-07-02 Device for registering voltage-farad characteristics SU658507A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU742041254A SU658507A1 (en) 1974-07-02 1974-07-02 Device for registering voltage-farad characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU742041254A SU658507A1 (en) 1974-07-02 1974-07-02 Device for registering voltage-farad characteristics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU658507A1 true SU658507A1 (en) 1979-04-25

Family

ID=20590089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU742041254A SU658507A1 (en) 1974-07-02 1974-07-02 Device for registering voltage-farad characteristics

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU658507A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ambridge et al. An automatic carrier concentration profile plotter using an electrochemical technique
JPH0740057B2 (en) Circuit and method for measuring the amount of influence on the capacitance-voltage characteristic of a capacitive element
US4045728A (en) Direct reading inductance meter
US3453887A (en) Temperature change measuring device
SU658507A1 (en) Device for registering voltage-farad characteristics
SU805781A1 (en) Device for measuring doping impurity profile in semiconductor structures
JPS59148855A (en) Measuring device for conductance of epidermal horny layer
SU1128202A1 (en) Device for determination of impurity concentration in semiconductor specimens
Korb et al. Measurement system for derivative studies
US4066948A (en) Concentration measuring apparatus and process
Spiwak Design and construction of a direct-plotting capacitance inverse-doping profiler for semiconductor evaluation
Greeuw et al. Setup for the simultaneous measurement of quasistatic and high‐frequency C–V characteristics of MOS capacitors
SU689423A1 (en) Method of profiling impurity concentration in semiconductors
Nakhmanson A technique for directly plotting the doping profile of semiconductor wafers (“8-shaped way”)
Kapoor Direct measurement of capacitance
SU1679342A1 (en) Capacitance moisture meter
Forward et al. An automatic CV plotter
SU817597A1 (en) Device for measuring gaps and vibrations
SU362263A1 (en) ALL-UNION '
SU1179232A1 (en) Apparatus for measuring parameters of mis structures
JPH0427701B2 (en)
SU1700391A1 (en) Temperature meter
SU1490614A1 (en) Probe-type magnetic field flaw detector
US3229207A (en) Electronic voltmeters
RU2034288C1 (en) Meter of grain moisture