SU658508A1 - Устройство дл регистрации вольтфарадных характеристик - Google Patents

Description

t

Изобретение относитс  к области электронной техники и может быть использовано дл  проведени  контрол  качества полупроводниковых структур, например. ВДП-структур, в процессе производства.

Известны устройства дл  измерени  и регистрации вольт-фарадных характеристик . Они основаны на использовании как импульсных, так и высокочастотных гармонических сигналов,

Одно из известных устройств, основанное на использовании импульсного метода измерени  емкостей ЩЩ-структур ,содержит генератор,счетчик,блок управлени  измерени ми и телетайп .с перфоратором l .

Исследуема  структура включаетс  в контур генератора и при поступлени  последовательности импульсов напр х.--ни  на нее от блока управлени  измерени ми происходит изменение частоты генератора, котора  измер етс  с помощью счетчика. После обработки показаний счетчика в блоке управлени  измерени ми производитс  регистраци  значений емкости с помощью телетайпа и перфоратора. Устройство отличаетс  сложностью построени  узлов и невысокой точностью.

Второе из лзвестных устройств дл  измерени  и регистрации вольт-фарадных характеристик содержит генератор высокой частоты (генератор гармонического сигнала) , генератор пилообразного напр жени , фазовращатель, формирователь пр моугольного опорного на-, пр жени , усилитель, фазочувствитель° ный детектор и двухкоординатный самописец 2 .

Claims (3)

1. На исследуемую МДП-структуру одно временно подаютс  сигналы с высокочастотного генератора и с генератора пилообразного -напр жени . Комплексный ток, протекающий через структуру, зависит от ее емкости и проводимости, которые измен ютс  под действием пилообразного напр жени . Сигнал, пропорциональный комплексному току, после усилени  поступает на первый вход фазочувствительного детектора. На второй его вход подаетс  пр моугольное опорное напр жение, сформированно Из сигнала фазовращател . С помощью переключател  с фазовращател  можно получить сигнал с фазовым сдвигом О или 90 относительно сигнала высокочастотного генератора. Благодар  этому на выходе фазочувствительного детектора происходит квадратурное разделение сигналов, пропорциональных емкости или проводимости структуры н завис щих от пилообразного напр жени которые регистрируютс  самописцем. Это устройство обладает более широки ми функциональными возможност ми, од нако имеет невысокую точность измере ни  параметров низкодобротных структур из-за вли ни  пилообразного напр жени  смещени  на работу усилител Наиболее близким техническим решением к .данному изобретению  вл етс  устройство, которое содержит генератор синусоидального напр жени , источник смещени , усилитель, ко входу которого подключен образцовый резистор , а выход через выпр митель соединен с вертикальным входом самописца, горизонтальный вход которого подключен к источнику смещени . Объект изме рени  и образцовое сопротивление обра зуют емкостно-омический делитель дл  синусоидального напр жени  з. Недостатком известного устройства регистрации вольт-фарадных характерис тик  вл етс  низка  точность измерени  емкости МДП-структур с невысокой добротностью из-за вли ни  активной составл ющей проводимости утечки стру туры на результаты измерений. Кроме того, на результатах измерений, особенно на невысоких частотах синусоидального напр жени  сказьгааетс  вли ние пилообразного напр жени  источника смещени  на работу усилител . Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Поставленна  цель достигаетс  тем что устройство снабжено инвертором, регулируемым сопротивлением, вторым усилителем, сумматором, фильтром нижних частот, управл емым делителем напр жени  и трем  образцовыми конденса торами, причем выход генератора синусоидального напр жени  соединен с пер вьоми входами управл емого делител  на пр  жени , индикатора синфазности и .сумматора, выход источника смещени  соединен со вторым входом сумматора, а также через инвертор и регулируемое сопротивление - со входом второго усилител , к которому через объект измерени  подключен выход сумматора, при этом выход первого усилител  соединен со вторым входом индикатора син фазности, выход которого подключен ко второму входу управл емого делител  напр жени , выход управл емого .делите л  напр жени  соединен с упом нутым образцовым резистором, первый и второй образцовые конденсаторы включены соответственно в цел х обратной св зи первого и второго усилителей, а выход второго усилител  одновременно соединен через третий образцовый конденсатор . со входом первого усилител  и через фильтр нижних частот - с управл ющим входом регулируемого сопротивлени  . 084 На чертеже представлена функциональна  схема устройства, выполненна  согласно данному изобретению. Устройство содержит генератор синусоидального напр жени  1, объект измерени  2, источник смещени  3, управл емый делитель напр жени  4, образцовое сопротивление 5 (о усилитель 6, выпр митель 7, самописец 8, индикатор синфазное 9, инвертор 10, второй усилитель 11, образцовые конденсаторы 12 (С ) , 13 (Cj), 14 (C,j), суг/1матор 15, фильтр нижних частот16,, регулируемое сопротивление 17. Эквивалентна  схема объекта измерени  2 представл ет собой параллельно соединенные емкость контура (С ) 18, и проводимость утечки 19 (1/Rx ) Устройство работает следующим образом . К объекту измерени  2 прикладываетс  через сумматор 15 сумма линейно измен ющегос  напр жени  смещени  от источника 3 и синусоидального напр «сени  требуемой частоты от генератора 1. Дл  исключени  вли ни  напр жени  смещени  на режим усилител  11 по посто нному току в схему включены фильтр нижних частот 16 ,ре1улируемое сопротивление 17 и инвертор 10.На сопротивлени  17 подаетс  инвертированное напр жение смещени .Поступающа  с фильтра 16 посто нна  составл юща  выходного напр жени  усилител  11 регулирует величину сопротивлени  17 так, чтобы посто нное напр жение на выходе усилител  11, а, следовательно, и на его входе поддерживалось равныти нулю. С выхода усилител  11 сигнал, пропорциональный комплексной проводимости объекта измерени , поступает через образцовый конденсатор 13 на вход усилител  6. Дл  исключени  на выходе усилител  б составл ющей сигнала, пропорциональной проводимости утечки 19(l/Rx) объекта измерени , усилитель 6 охвачен цепью обратной св зи, состо щей из образцового конденсатора 12, образцового сопротивлени  5, индикатора синфазности 9 и управл емого делител  напр жени  4. Индикатор синфазности 9 сравнивает фазы напр жений генератора 1 и выходного с усилител  б и регулирует коэффициент передачи управл емого делител  напр жени  4 до достижени  равенства фаз, что соответствует условию равенства нулю составл ющей сигнала, завис щей от проводимости утечки объекта измерени , на выходе усилител  6. Напр жение с выхода усилител  б, пропорциональное емкости 18 ( GX ) объекта измерени , детектируетс  выпр мителем 7 и подаетс  на вертикальный вход самописца 8, на горизонтальный вход которого подаетс  напр жение смещени  от источника 3. Напр жение на выходе управл емого делител  напр жени  4 при этом пропорционально проводимости утечки 19 (1/Ry; ) объекта измереш . .Испытани  данного устройства показали , что в нем погрешность измерени  емкости уменьшена в 3 раза, т.е. оно обеспечивает повышение точности измере ни . Кроме того, существенно расширен диапазон измер емых емкостей, что позвол ет использовать устройство дл  контрол  МДП - структур- различных площадей . Формула изобретени  Устройство дл  регистр.лции вольтфарадных характеристик, содержащее генератор синусоидального напр жени , источник смещени , усилитель, ко входу которого подключен образцовый резистор а выход через выпр митель соединен с вepтикaльны 1 входом самописца, горизонтальный вход которого подключен к источнику смещени , отличающеес  тем, что, с целью повьш ени  точности, оно снабжено инвертором, регулируемЕлм сопротивлением, вторым усилителем , cyNUviaTopoM, фильтром нижних частот, управл емым делителем напр жени  и трем  образцовыгли конденсаторами , причем выход генератора синусои дального напр жени  соединен с первым входами управл емого делител  напр жени , индикатора синфазности и сумматора , выход источника смещени  соединен со вторым входом сумматора, а также через инвертор и регулируемое сопротивление - со входом второго усилител , к которому через объект измерени  подключен выход сумматора, при этом выход первого усилител  соединен со вторым вход-:ом индикатора синфаэности, выход которого подключен ко второму входу управл емого делител  напр жени , выход управл емого делител  напр жени  соединен с упом нутым образUOBbnvi резистором, первы и второй образцовые конденсаторы включены соответственно в цеп х обратной св зи первого и второго усилителей, а выход второго усилител  одновременно соединен через третий образцовый .конденсатор со входом первого усилител  и через фильтр нижних частот - с управл ющим входом регулируемого сопротивлени  . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Новый импульсный метод измерени  емкостей МОП - структур в зависи Примости от напр жени  и времени, ,1976, боры дл  научных исследований т.47, №3, с.69-73.
2. 2. Попов В. И., Лактюшкин О,Н.Установка дл  исследовани  плотности поверхностных состо ний МДП - структур , Физика полупроводников и микроэлектроника (Межвузовский сборник) Вып . 2, Р зань , 1976, с.110 114.
3. 3. Концевой Ю,А., Кудин В.Д,Методы контрол  технологии производства полупроводниковых.приборов , М., Энерги , 1973, с.48.