SU919486A1 - Device for determining generation time of line of auxiliary charge cariers in mis capacitors - Google Patents

Device for determining generation time of line of auxiliary charge cariers in mis capacitors Download PDF

Info

Publication number
SU919486A1
SU919486A1 SU802902929A SU2902929A SU919486A1 SU 919486 A1 SU919486 A1 SU 919486A1 SU 802902929 A SU802902929 A SU 802902929A SU 2902929 A SU2902929 A SU 2902929A SU 919486 A1 SU919486 A1 SU 919486A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
capacitor
detector
current
Prior art date
Application number
SU802902929A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.К. Захаров
Ю.В. Настаушев
Original Assignee
Институт Физики Полупроводников Со Ан Ссср
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 Институт Физики Полупроводников Со Ан Ссср filed Critical Институт Физики Полупроводников Со Ан Ссср
Priority to SU802902929A priority Critical patent/SU919486A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU919486A1 publication Critical patent/SU919486A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

, Изобретение относитс  к устройствам , предназначенным дл  исследовани  электрофизических свойств полупроводни,ковых материалов и може быть использовано при контроле МДПструктур дл  изготовлени  приборов с зар довой св зью. Известно устройство дл  измерени генерационного времени жизни неосновных носителей зар да в полупроводнике МДП-конденсатора, содержащее генератор импульсов, генератор высокой частоты, усилитель высокой частоты с амплитудным детектором, двухкоординатный самопишущий потенциометр , причем генератор импульсов и генератор высокой частоты подключены к металлическому электроду МДП конденсатора, а выход усилител  выссй ой частоты, включенного в цепь подложки МДП-конденсаторам, соединен с х-входом самопишущего потенци ометра С } Недостатком известного устройств  вл етс  необходимость графического дифференцировани  экспериментальной зависимости, что снижает точнос результатов и исключает возможность быстрой обработки данных эксперимента . Кроме того, известное устрой ство не учитывает неоднородность л гировани  полупроводника в МДП-конденсаторе . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  определени  генерационного времени жизни неосновных носителей в МДП-структурах, содержащее усилитель высокой частоты с амплитуд ным детектором, генератор импульсов генератор высокой частоты, стробоскопический детектор, два выхода которого соединены с входами самопишущего ,, потенциометра , схемусинхронизации , первый выход которой соединен с первым входом стробоскопического детектора, а второй выход соеди нен с генератором импульсов, выход Которого соединен с первой клеммой дл  подключени  испытуемого МДП-конденсатора , высокочастотный мост, выход которого соединен с клеммой дл  подключени  подложки испытуемого МДП-кондеИсатора, включенного в измерительное плечо моста СзЗ. Генерационный ток Зд (дл  зависимости Цербста) определ етс  из экспериментальных зависимостей C(t), С°(V)соотношением где V - напр жение импульса; , - высокочастотна  емкость МДП-конденсатора, измеренна  сразу после приложени  импульса; Сд - емкость диэлектрика в МДПконденсаторе . Недостатками известного устройства  вл ютс  низка  производительность и недостаточна  точность, обусловленна  необходимостью последовательного получени  двух экспериментальных зависимостей C(t) и C°(V) их последующего совмещени  по оси Си графического дифференцировани . Это существенно снижает точность измерени  генерационного времени жизни, увеличивает продолжительность измерений и обусловливает большую трудоемкость получени  величины генерационного времени-ЖИЗНИ. . Данное устройство не позвол ет отбраковывать МДП-кондеНсаторы по величине тока диэлектрика и требует предварительного измерени  тока утечки при посто нном смещении на МДПконденсаторе . Точность определени  тока генерации 3 зависит от точности измерени  емкости высокочастотным мостом, что может ограничить быстродействие данного устройства из-за необходимости сужени  полосы пропускани  усилител  высокой частоты дл  исключени  вли ни  помех. Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и точности устройства. Цель.достигаетс  тем, что в устройстве дл  определени  генерационного времени жизни неосновных носителей зар да в МДП-конденсаторе, содержащем усилитель высокой частоты с амплитудным детектором, генератор импульсов, генератор высокой частоты, стробоскопический детектор, ва выхода которого соединены с вхоами самопишущего потенциометра, хему синхронизации, первый выход оторой соединен с первым входом строоскопического детектора, а второй ыход соединен с генератором импуль ов, выход которого соединен с пер3 вой клеммой дл  подключени  испытуе мого МДП-кондексатора, введены последовательный колебательный контур содержащий катушку индуктивности и калиброванный конденсатор, усилитель тока и коммутатор тока, второй вход которого соединен с третьим вы ходом схемы синхронизации, а выход соединен с входом усилител  тока, выход которого соединен с вторым входом стробоскопического детектора третий вход которого соединен с вых дом усилител  высокой частоты, вход которого подключен к первому выводу катушки индуктивности последователь н.о колебательного контура, к выходу генератора высокой частоты, к первому входу коммутатора тока, причем с вторым выводом катушки ин (дуктивности и первым выводом калиброванного конденсатора последовател но колебательного контура соединена втора  клемма дл  подключени  испытуемого МДП-конденсатора. Предлагаемое устройство схематич но представлено на чертеже. Оно содержит генератор 1 импульсов , генератор 2 частоты, усилител 3 высокой частоты с амплитудным детектором , коммутатор тока, усилитель 5 тока, стробоскопический детектор 6, двухкоординатный самопишущ й пoteнциpмeтp 7, схему 8 синхронизации , катушку 9 индуктивности, конденсатор 10, разделительную схему 11, схему считывани  тока, состо щую из аттенюатора 12 и резис . тора 13, причем индуктивность и кон денсатор 10 образуют последовательный колебательный контур, подключенный к выходу генератора высокой; частоты через разделительный конденсатор 1А, к выходу генератора импульсов через исследуемый МДП-кои денсатор 15,.к входу усилител  высокой частоты через аттенюатор 1-2 к входу усилител  5 тока аттенюатор 12 и резистор 13 и коммутатор . Двухканальный стробоскопический детектор 6 одним каналом соедин ет выход усилител  5 с х-входом самопишущего потенциометра 7, а другим каналом выход усилител  3 с у-входо самопишущего потенциометра 7, прит чем выходы схемы 8 синхронизации соединены с входами синхронизации генератора 1 импульсов, коммутатора тока, стробоскопического детек- тора 6. 6 Устройство работает следующим об разом. Импульсное напр жение с выхода генератора 1 через разделительную схему 11 периодически с периодом, большим времени релаксаДии измер емого процесса, прикладываетс  к металлическрму электроду МДП-конден- . сатору 15, при этом во внешней цепи МДП-конденсатора протекает ток перезар дки I, обусловленный генерационными процессами в полупроводнике . Коммутатор k отключает вход усилител  5 на врем  зар дки МДП-конденсатора импульсом напр жени  так, что усилитель 5 тока измер ет только ток перезар дки МДП-конденсатора. Усилитель 3 измер ет сигнал разбаланса последовательного колебательного контура, пропорциональный емкости МДП-конденсатора, поскольку последовательный колебательный контур предварительно настроен в резбнанс при отключенном МДП-конденсаторе . . . , - ; : . , .; С выхода усилителей 5 и 3 периодические сигналы, пропорциональные току и емкости, подаютс  на два napaJiлельных канала стробоскопического детектора 6, где преобразуетс  в посто нные напр жени  дл  записи на двухкоординатном Самопишущем потенциометре 7 графика зависимости тока . от емкости в процессе релаксации керавновёсного обеднени . Синхронность ,работы генератора 1 импульсов, коммутатора k, стробоскопического детектора 6 обеспечиваетс  блоком 8 синхрюнизации. 8 данном .случае зависимость Цербста получаетс  по формулам , генерационный ток; где Л л 3 - ток перезар дки; W - толщина неравновесного сло  обеднени ; А - площадь металлического электрода МДП-конденсатора; g - относительна  диэлект| ическа  проницаемость полупроводника; Ер- 8,85-10 диэлектрическа  п ницаемость вакуума; ( k - емкость диэпвкт| «ка в ИДПконденсаторе; С - емкость МДП-конденсатора. Величина генерационного времени жизни определ етс  по формуле Ихзг генерационное врем  жизни в полупроводнике; собственна  концентраци  свободных носителей зар да . в полупроводнике; 4W - ивменение толщины сло  обе нени  в полупроводнике в п делах линейной зависимости W; 43д - сЬ ответствуимцее изменение генерационного тока; q - зар д электрона. К преимуществам предложенного устройст.ша следует отнести следую1чи Устройство позвол ет записАть на самописце график зависимости тока перезар дки от высокочастотной емкости МДП-конденсатора, наиболее просто преобразуемый в требуемую зависимость Цербста, что позвол ет существенно повысить точность, а также снизить длительность и трудоемкость измерени  генерационного времени жизни. Быстродействие устройства позво-л ет исследовать процессы неравновесного обеднени  с длительностью от и соответственно измер ть генерационное врем  жизни дл  широкого класса полупроводников , включа  германий и антимонид инди . Предлагаемое устр Й1Ство легко сочетаетс  с ртутным зондом, что позвол ет сортировать шайбы МДП-структур по величине генерационного вре .мени жизни « процессе производства |приборов с зар довойсв зью и приборов с зар довой инжекцией.The invention relates to devices designed to study the electrophysical properties of semiconductor materials and can be used in the control of MDP structures for the manufacture of charge-coupled devices. A device is known for measuring the generation lifetime of minority charge carriers in a semiconductor MDP capacitor, comprising a pulse generator, a high frequency generator, a high frequency amplifier with an amplitude detector, a two-coordinate recording potentiometer, the pulse generator and the high frequency generator connected to a metal electrode of the MDP capacitor, and the output of the amplifier of high frequency, included in the circuit of the substrate of the MIS capacitors, is connected to the x-input of the self-recording potentiometer C} Failure The known device is the need for graphical differentiation of experimental dependence, which reduces the accuracy of the results and eliminates the possibility of fast processing of experimental data. In addition, the known device does not take into account the inhomogeneity of semiconductor locking in the MIS capacitor. The closest in technical essence to the invention is a device for determining the generation time of life of minority carriers in MIS structures, containing a high frequency amplifier with an amplitude detector, a pulse generator, a high frequency generator, a stroboscopic detector, two outputs of which are connected to the inputs of a self-recording ,, potentiometer synchronization circuit, the first output of which is connected to the first input of the stroboscopic detector, and the second output is connected to a pulse generator, the output of which with union of a first terminal for coupling the test MIS capacitor, a high frequency bridge, whose output is connected to a terminal for connecting a substrate MIS kondeIsatora subject included in the measuring arm SPZ bridge. The generation current Back (for the Zerbst dependence) is determined from the experimental dependences C (t), C ° (V) by the relation where V is the pulse voltage; , is the high-frequency capacitance of the MIS capacitor, measured immediately after the pulse is applied; Sd is the dielectric capacity in the MDP capacitor. The disadvantages of the known device are low productivity and insufficient accuracy, due to the necessity of successively obtaining two experimental dependences C (t) and C ° (V) of their subsequent alignment along the C axis of graphical differentiation. This significantly reduces the accuracy of measurement of the generation lifetime, increases the measurement time and makes it more difficult to obtain the value of the generation time-LIFE. . This device does not allow to reject the MDS conductors by the magnitude of the dielectric current and requires the preliminary measurement of the leakage current at a constant bias on the MIS capacitor. The accuracy of determining the generation current 3 depends on the accuracy of measuring the capacitance of the high frequency bridge, which can limit the performance of this device due to the need to narrow the passband of the high frequency amplifier to eliminate the effects of interference. The aim of the invention is to improve the performance and accuracy of the device. The goal is achieved by the fact that in a device for determining the generation time of life of minority charge carriers in a MIS capacitor containing a high-frequency amplifier with an amplitude detector, a pulse generator, a high-frequency generator, a stroboscopic detector, whose output is connected to the inputs of a self-recording potentiometer, synchronization, the first output is connected to the first input of the strooscopic detector, and the second output is connected to a pulse generator, the output of which is connected to the first terminal for connecting and a test MOS-condenser, a sequential oscillating circuit containing a coil inductance and a calibrated capacitor, a current amplifier and a current switch, the second input of which is connected to the third output of the synchronization circuit and the output connected to the input of the stroboscopic the detector whose third input is connected to the output of the high-frequency amplifier, the input of which is connected to the first output of the inductance successor n.o oscillatory circuit, to the output at the high-frequency generator, to the first input of the current switch, the second terminal for connecting the tested MOS-capacitor is connected to the second output of the coil in (ductivity and the first output of the calibrated capacitor of the oscillator circuit). The proposed device is schematically represented in the drawing. It contains a pulse generator 1, a frequency generator 2, a high frequency amplifier 3 with an amplitude detector, a current switch, a current amplifier 5, a stroboscopic detector 6, a two-coordinate self-recording meter 7, a synchronization circuit 8, an inductor 9, a capacitor 10, a separation circuit 11, a current reading circuit consisting of an attenuator 12 and a resis. torus 13, and the inductance and capacitor 10 form a series oscillatory circuit connected to the output of the generator high; frequency through the coupling capacitor 1A, to the output of the pulse generator through the MOS-detector under investigation 15, to the input of the high-frequency amplifier through the attenuator 1-2 to the input of the amplifier 5 current attenuator 12 and resistor 13 and switch. A two-channel stroboscopic detector 6 connects the output of amplifier 5 to the x-input of the recording potentiometer 7 by one channel, and another channel from the output of amplifier 3 to the y-input of the recording potentiometer 7, which connects the outputs of the synchronization circuit 8 to the synchronization inputs of the pulse generator 1, current switch, stroboscopic detector 6. 6 The device operates as follows. The impulse voltage from the output of the generator 1 through the separation circuit 11, periodically with a period longer than the relaxation time of the process being measured, is applied to the metal electrode of the MOS-condenser. satator 15, at the same time in the external circuit of the MIS capacitor flows the recharge current I, due to the generation processes in the semiconductor. Switch k disconnects the input of amplifier 5 for the time of charging the MOS capacitor by a voltage pulse so that the current amplifier 5 measures only the recharge current of the MIS capacitor. Amplifier 3 measures the unbalance signal of the series oscillating circuit, proportional to the capacitance of the MIS capacitor, since the series oscillating circuit is preset to rezbance when the MIS capacitor is off. . . , -; :. ;. From the output of amplifiers 5 and 3, periodic signals proportional to the current and capacitance are fed to two naphtha channels of the stroboscopic detector 6, where they are converted to constant voltages for recording on the two-coordinate self-recording potentiometer 7 of the current curve. from the tank in the process of relaxation of keravanous depletion. The synchronism of the operation of the pulse generator 1, the switch k, the stroboscopic detector 6 is provided by the synchronization unit 8. In this case, the dependence of Zerbst is obtained by the formulas, the generation current; where l l 3 is the recharge current; W is the thickness of the nonequilibrium depletion layer; A is the area of the metal electrode of the MDP capacitor; g is relative dielectric | semiconductor comb permeability; Ер- 8.85-10 dielectric susceptibility of vacuum; (k is the capacitance of the dielectric capacitor in the IDC capacitor; C is the capacitance of the MIS capacitor. The magnitude of the generation life time is determined by the formula Ehzg the generation life time in the semiconductor; the intrinsic concentration of free charge carriers in the semiconductor; 4W is the change in the thickness of the layer; in a semiconductor, in linear cases of W; 43d - cb, the corresponding change in the generation current; q - electron charge. The advantages of the proposed device are as follows: The device allows you to record on a chart recorder bridges of recharge from the high-frequency capacitance of the MIS capacitor, which is most easily converted into the required Zerbst dependence, which significantly improves the accuracy and reduces the duration and laboriousness of measuring the generation lifetime. and accordingly measure the generation lifetime for a wide class of semiconductors, including germanium and indium antimonide. The proposed device is easily combined with a mercury probe, which makes it possible to sort the washers of the MIS structures according to the generation time of the life time of the production process of chargeable devices and devices of charge injection.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕНЕРАЦИОННОГО ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В МДП-КОНДЕНСАТОРАХ, содержащее усилитель высокой частоты с амплитудным детектором, генератор импульсов, генератор высокой частоты, стробоскопический детектор, два выхода которого соединены с входами самопишущего потенциометра, схейу синхронизации, первый выход которой соединен с первым входом стробоскопического детектора, а второй выход соединен с генератором импульсов, выход которого соединен с первой клеммой для подключения испытуемого МДП-конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности, в него введены последовательный колебательный контур, содер· жащий катушку индуктивности.и калиброванный конденсатор, усилитель тока и коммутатор тока, второй вход Которого соединен с третьим выходом схемы синхронизации, а выход - с входом усилителя тока, выход которого соединен с вторым входом стрдбоскопического детектора, третий вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, вход которого подключен к первому выводу катушки индуктивности последовательно колебательного контура, к выходу генера-тора высокой частоты, к первому входу коммутатора тока >причем с вторым выводом катушки индуктивности и первым выводом калиброванного конденсатора последовательно колебательного контура соединена вторая клемма для подключения испытуемого МДПконденсатора.DEVICE FOR DETERMINING THE GENERATIVE LIFE OF NON-BASIC CHARGE CARRIERS IN MOSCAPACITORS, containing a high-frequency amplifier with an amplitude detector, a pulse generator, a high-frequency generator, a stroboscopic detector, two outputs of which are connected to the inputs of a self-recording potentiometer, the first output of which is connected to the first circuit the input of the stroboscopic detector, and the second output is connected to a pulse generator, the output of which is connected to the first terminal for connecting the test MIS-con a sensor, characterized in that, in order to improve performance and accuracy, a sequential oscillatory circuit containing an inductor is introduced into it and a calibrated capacitor, current amplifier and current switch, the second input of which is connected to the third output of the synchronization circuit, and the output with the input of the current amplifier, the output of which is connected to the second input of the stdboscopic detector, the third input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, the input of which is connected to the first output of the inductance coil investigating the oscillatory circuit, to the output of the high-frequency generator, to the first input of the current switch > and with the second output of the inductance coil and the first output of the calibrated capacitor, the second terminal is connected in series to the test MIS capacitor.
SU802902929A 1980-03-28 1980-03-28 Device for determining generation time of line of auxiliary charge cariers in mis capacitors SU919486A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802902929A SU919486A1 (en) 1980-03-28 1980-03-28 Device for determining generation time of line of auxiliary charge cariers in mis capacitors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802902929A SU919486A1 (en) 1980-03-28 1980-03-28 Device for determining generation time of line of auxiliary charge cariers in mis capacitors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU919486A1 true SU919486A1 (en) 1983-08-30

Family

ID=20886615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802902929A SU919486A1 (en) 1980-03-28 1980-03-28 Device for determining generation time of line of auxiliary charge cariers in mis capacitors

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU919486A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3413543A (en) Compensated ferroelectric hysteresiscope employing ground reference
CN110244112B (en) Device and method for measuring polarization transient state of dielectric material in time domain
SU919486A1 (en) Device for determining generation time of line of auxiliary charge cariers in mis capacitors
US3283242A (en) Impedance meter having signal leveling apparatus
US3448378A (en) Impedance measuring instrument having a voltage divider comprising a pair of amplifiers
CN107015030B (en) A kind of surface potential measurement method
CN210401507U (en) Device for measuring polarization transient state of dielectric material in time domain
US3840805A (en) Device for measuring parameters of resonant lc-circuit
JPH0638088B2 (en) Capacitance measurement circuit
RU1783453C (en) Method of determination of electric intensity in plane of bulk of solid dielectric
RU2471198C1 (en) Method to detect contact difference of potentials and related device
SU1597779A1 (en) Method of determining dielectric permittivity
JPS61209361A (en) Method for measuring electrostatic capacity
RU2101720C1 (en) Method and device for measuring voltage drop across semiconductor in misim structure
RU2212078C2 (en) Procedure determining tension of flat zones of semiconductor in metal-dielectric-semiconductor structures
SU892362A1 (en) Device for checking semiconductor device
RU2133999C1 (en) Voltage measurement technique for planar semiconductor regions of metal-insulator- semiconductor structures
US3398362A (en) Displacement measuring apparatus including diode compensating resistances
SU945679A1 (en) Device for measuring article resonance frequency
SU817597A1 (en) Device for measuring gaps and vibrations
US2916701A (en) Method and device for measuring electrical voltages
SU798631A1 (en) Method of measuring complex-impedance components
SU1168871A1 (en) Method of measuring surface resistance of high-resistant coating on dielectric substrate
SU1228058A1 (en) Device for measuring magnetic permeability of ferromagnetic materials
US3422347A (en) Comparator circuit having a hall generator for measurement of d.c. magnetic fields