WO1986006842A1 - Bridge for absolute measurement of the capacity and conductance of semi-conductor test-pieces - Google Patents

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WO1986006842A1
WO1986006842A1 PCT/DE1986/000187 DE8600187W WO8606842A1 WO 1986006842 A1 WO1986006842 A1 WO 1986006842A1 DE 8600187 W DE8600187 W DE 8600187W WO 8606842 A1 WO8606842 A1 WO 8606842A1
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Rainer Kassing
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Rainer Kassing
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2831—Testing of materials or semi-finished products, e.g. semiconductor wafers or substrates

Definitions

  • the invention relates to a bridge for the absolute measurement of the capacitance and the conductance of semiconductor samples and to a method for deep-level transient spectroscopy (DLTS method).
  • DLTS method deep-level transient spectroscopy
  • the DLTS method together with similar methods is a very sensitive measuring method for determining the characteristic electrical properties of deep interference centers in semiconductors. It is based on the measurement of the temporal change in the capacity of barrier layers during the reloading of fault locations and provides the concentration, energetic position and cross section of the fault centers.
  • the information is obtained by measuring the change in capacitance as a function of temperature over a certain period of time.
  • the change in capacitance has a maximum at a certain temperature at which the emission time constant of the level under consideration is identical to the measurement time segment.
  • the evaluation can only be carried out after running through the entire temperature range, since the emission time constant is not determined immediately from the signal curve over time, but via the maximum temperature. This means that during the measurement no assessment of the measurement data and therefore no control of the measurement parameters is possible.
  • the number of Arrhenius points is determined by the number of the specified measuring time ranges. In addition, a measurement in small temperature steps is necessary in order to determine the maximum temperature exactly.
  • a Fourier series can be calculated, for example, using the algorithm of the fast Fourier transformation.
  • the invention is also based on the object of specifying a device which is particularly suitable for measuring the capacitance and the conductance of semiconductor samples with such a high accuracy that from the measured values using the Fourier transformation and in particular using a simplified Fourier -Transformation simply the desired values can be obtained via "deep defects".
  • the solution according to the invention has the particular advantage that the bridge provided according to the invention can be easily African means and in particular using a computer can be compared and the rapid deviations occurring during transient measurements can be calculated from the mismatch of the bridge. This is achieved, inter alia, in that the phase position of both compensation currents, that is to say the compensation current for the inductive component and the current for the capacitive component, can be shifted together to compensate for the phase rotations occurring in the amplifier branch. In order to compensate for the phase rotations that occur through the supply lines for holding samples, the phase position of the sample stream can also be changed.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a bridge according to the invention for the absolute measurement of the capacitance and the conductance of semiconductor samples.
  • a rapidly inverting operational amplifier 2 which adds a further pulse voltage in addition to the constantly applied blocking voltage for controllable times. Both voltages and the control signal for the addition are fed in from the outside.
  • the connections U_ (for the reverse voltage) U p (for the pulse voltage) and T (for the control signal) are provided.
  • An RF voltage is also added to the output signal of the operational amplifier 2 by means of a transformer 3 modulated.
  • a total of six RF voltages of the same phase and amplitude are required. These are generated with a quartz oscillator 4 and a downstream HF transformer 5.
  • the voltages present at the output connections 51 and 52 of the HF transformer 5 are attenuated via attenuators 61 and 62 and added by 90 phases out of phase by the adder 71.
  • the output connection of the adder 71 is connected to the transformer 3, so that the corresponding RF signal is applied to the sample.
  • the attenuators 63 and 64 which are connected to the output connections 53 and 54 of the HF transformer 5, and the adder 72 are provided. These elements have essentially the same function as elements 61, 62 and 71.
  • the signal present at the output connection of the adder 72 is split by the element 8 into two signals offset by 90, which are applied to two attenuators 91 to 94 connected in series, which attenuate the signal in 0.001 dB steps.
  • the total current flowing through sample 1 is split into the LF and HF components in the component generally designated 10.
  • the NF current is led out of the bridge via a current / voltage converter. It is used for leakage current, C / U and IDLTS measurements.
  • the compensation currents generated by the attenuators 91, 92 and 93, 94 are added to the HF current component flowing through the sample.
  • This Current is amplified by four amplifiers V1 to V4 connected in series and split by the elements 11 into a conductance and capacitance component.
  • the output connections of the element 11 are connected to phase-sensitive rectifiers 12 and 13, which are also connected to the output connections 55 and 56 of the HF transformer 5.
  • a DC voltage occurs at the output connections of the phase-sensitive rectifiers, from which the misalignment of the bridge can be calculated directly.
  • the bridge serves for the absolute measurement of the capacitance and the conductance of semiconductor samples.
  • rapid changes in capacity and conductance must be recorded with high resolution.
  • the entire bridge adjustment via the various controllable attenuators is carried out by a computer.
  • the computer calculates the from the LF output signal of element 10 and the output signals of the phase-sensitive rectifiers
  • Double Correlation Deep Level Transient Specroscopy (DDLTS)
  • the output signal of the phase-sensitive rectifier can be used to carry out the measurements mentioned above by means of fast Fourier transformation and in particular by means of fast calculation of the initial coefficients of a Fourier series development:
  • the best tau value is selected.
  • An additional check of the signal shape can be carried out by comparing the calculated amplitude and measured values.
  • the leading (real) discrete Fourier coefficient ao can be calculated analytically using the offset and compared with the numerical coefficient.

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Abstract

The bridge is characterized by the fact that, in addition to the test pre-voltage, and HF signal is applied to the test-piece (1), that in each testing branch and balancing branch of the bridge two controllable damping elements (61 to 64) are installed whose input connections are linked with the output connection of an oscillator (4), and whose output signals are added with a phase shift of 90o and applied to the test-piece or to a unit in the balancing branch for capacity and conductance balancing and that the unit for the capacity and conductance balancing has a phase shifter (8) with two output connections, on one of which the input signal is present without a charge in the phase position and on the other output connection the input signal is present, with a shift of 90o, and that both output connections are connected by damping elements (91 to 94) to an evaluation unit.

Description

Brücke zur Absolufessung der Kapazität und des Leitwerts von HalbleiterprobenBridge to absolute measurement of capacitance and conductance of semiconductor samples
B e s c h r e i b u n gDescription
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brücke zur Absolutmes¬ sung der Kapazität und des Leitwerts von Halbleiterproben sowie auf ein Verfahren zur Deep-Level Transient Spectros- copy (DLTS-Verfahren).The invention relates to a bridge for the absolute measurement of the capacitance and the conductance of semiconductor samples and to a method for deep-level transient spectroscopy (DLTS method).
Das DLTS-Verfahren ist zusammen mit ähnlichen Verfahren (DDLTS-, CCDLTS-, etc. Verfahren) ein sehr empfindliches Meßverfahren zur Bestimmung der charakteristischen elek¬ trischen Eigenschaften von tiefen Störzentren in Halblei¬ tern. Es beruht auf der Messung der zeitlichen Änderung der Kapazität von Sperrschichten bei der Umladung von Störstellen und liefert die Konzentration, energetische Lage und Wirkungsquerschnitt der Störzentren.The DLTS method together with similar methods (DDLTS, CCDLTS, etc. method) is a very sensitive measuring method for determining the characteristic electrical properties of deep interference centers in semiconductors. It is based on the measurement of the temporal change in the capacity of barrier layers during the reloading of fault locations and provides the concentration, energetic position and cross section of the fault centers.
Stand der TechnikState of the art
Bezüglich des allgemeines DLTS-Verfahren, dem Aufbau der hierzu verwendeten Vorrichtung wird beispielsweise auf den Artikel "Studies of Neutron-Produced Defects in Silicon by Deep-Level Transient Spectroscopy" in Japanese Journal of Applied Physics, 1979, S. 309f , den Artikel in Reports of Toyoda Physical and Chemical Research Institute, May 1981 S. 7, sowie den Sonderdruck des NAGOYA INSTITUTE OF TECH¬ NOLOGY, "Measurment and evaluation technologies in semi- conductor device fabrication processes" von A. USAMI, Sept. 83 verwiesen. Auf die genannten Literaturstellen wird im übrigen bezüglich der allgemeinen Verfahren, sowie aller hier nicht näher erläuterten Begriffe ausdrücklich Bezug genommen.Regarding the general DLTS method, the structure of the device used for this purpose, for example, the article "Studies of Neutron-Produced Defects in Silicon by Deep-Level Transient Spectroscopy" in Japanese Journal of Applied Physics, 1979, p. 309f Reports of Toyoda Physical and Chemical Research Institute, May 1981 p. 7, as well as the reprint by the NAGOYA INSTITUTE OF TECH¬ NOLOGY, "Measurment and evaluation technologies in semiconductor device fabrication processes" by A. USAMI, Sept. 83. For the rest of the references mentioned, express reference is made to the general process and all terms not explained here Referred.
Bei den bekannten Geräten erhält man die Informationen dadurch, daß man die Kapazitätsänderung während eines bestimmten Zeitabschnittes als Funktion der Temperatur mißt. Die Kapazitätsänderung weist für ein diskretes Niveau ein Maximum bei einer bestimmten Temperatur auf, bei der die Emissionszeitkonstante des betrachteten Ni¬ veaus mit den Meß-Zeitabschnitt identisch ist.In the known devices, the information is obtained by measuring the change in capacitance as a function of temperature over a certain period of time. For a discrete level, the change in capacitance has a maximum at a certain temperature at which the emission time constant of the level under consideration is identical to the measurement time segment.
Durch Variation des Meß-Zeitabschnittes erhält man einen Zusammenhang für die Emissionszeitkonstante, aus dem über einen Arrhenius-Plot die gewünschten Informationen gewon¬ nen werden können.By varying the measurement period, a relationship is obtained for the emission time constant, from which the desired information can be obtained via an Arrhenius plot.
Das bekannte Auswerteverfahren weist damit jedoch eine ganze Reihe von Nachteilen auf:However, the known evaluation method has a number of disadvantages:
Die Auswertung kann erst nach Durchlaufen des kompletten Temperaturbereichs erfolgen, da die Emissionszeitkonstante nicht sofort aus dem zeitlichen Signalverlauf, sondern über die Maximumstemperatur ermittelt wird. Damit ist während der Messung keine Beurteilung der Meßdaten und damit auch keine Steuerung der Meßparameter möglich.The evaluation can only be carried out after running through the entire temperature range, since the emission time constant is not determined immediately from the signal curve over time, but via the maximum temperature. This means that during the measurement no assessment of the measurement data and therefore no control of the measurement parameters is possible.
Die Anzahl der Arrhenius-Punkte ist durch die Anzahl der vorgegebenen Meß-Zeitbereiche festgelegt. Darüberhinaus ist eine Messung in kleinen Temperaturschritten erforder¬ lich, um die Maximumstemperatur exakt zu ermitteln.The number of Arrhenius points is determined by the number of the specified measuring time ranges. In addition, a measurement in small temperature steps is necessary in order to determine the maximum temperature exactly.
Weitere Nachteile des bekannten Verfahrens sind die um¬ ständliche und zeitaufwendige Auswertung sowie die schlechte Rauschunterdrückung. Ferner liefert der Arrhe¬ nius-Plot nicht unbedingt einen linearen Zusammenhang. Darstellung der ErfindungFurther disadvantages of the known method are the complicated and time-consuming evaluation and the poor noise suppression. Furthermore, the Arrhe¬ nius plot does not necessarily provide a linear relationship. Presentation of the invention
Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß die vorstehend beschriebenen Nachteile dadurch vermieden werden können, daß zu äqudistanten Zeitpunkten das analoge Transienten- Signal, das eine Funktion f (t) der Zeit ist, mittels eines Analogs-Digital-Wandlers abgetastet wird. Dabei wird angenommen, daß die Funktion f (t) periodisch ist.According to the invention, it has now been recognized that the disadvantages described above can be avoided by sampling the analog transient signal, which is a function f (t) of the time, by means of an analog-digital converter at equidistant times. It is assumed that the function f (t) is periodic.
Bei Vorliegen der diskreten Meßwerte kann eine Fourier- Reihe beispielsweise mittels des Algorithmus der schnellen Fouriertransformation berechnet werden.If the discrete measured values are available, a Fourier series can be calculated, for example, using the algorithm of the fast Fourier transformation.
Darüberhinaus ist es auch möglich, nur einige Koeffizien¬ ten zu berechnen, mit denen die Zeitkonstante bereits bestimmt werden kann. Beispielsweise genügt es, wie erfin¬ dungsgemäß erkannt worden ist, nur die (komplexen) Koeffi¬ zienten cO, d und c2 der Fourier-Reihe zu berechnen. Insbesondere ist es möglich, die Zeitkonstante aus dem Verhältnis zweier Koeffizienten zu berechnen. Eine Verän¬ derung der Amplitude aufgrund der Temperaturabhängigkeit des Fermi-Niveaus stellt somit keine Fehlerquelle dar.Furthermore, it is also possible to calculate only a few coefficients with which the time constant can already be determined. For example, as has been recognized according to the invention, it is sufficient to calculate only the (complex) coefficients cO, d and c2 of the Fourier series. In particular, it is possible to calculate the time constant from the ratio of two coefficients. A change in the amplitude due to the temperature dependence of the Fermi level is therefore not a source of error.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die sich insbesondere dazu eignet, die Kapazität und den Leitwert von Halbleiterproben mit einer so hohen Genauigkeit zu messen, daß aus den Meßwer¬ ten mit Hilfe der Fouriertransformation und insbesondere mit Hilfe einer vereinfachten Fourier-Transformation einfach die gewünschten Werte über "tiefe Störstellen" gewonnen werden können.The invention is also based on the object of specifying a device which is particularly suitable for measuring the capacitance and the conductance of semiconductor samples with such a high accuracy that from the measured values using the Fourier transformation and in particular using a simplified Fourier -Transformation simply the desired values can be obtained via "deep defects".
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Ansprüchen 1 bis 8 angegeben. Die erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere den Vorteil, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Brücke leicht mit elektro- nischen Mitteln und insbesondere unter Verwendung eines Rechners abgeglichen werden kann und aus dem Fehlabgleich der Brücke die bei Transienten-Messungen auftretenden schnellen Abweichungen berechnet werden können. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, daß zur Kompensation der im Verstärkerzweig auftretenden Phasendrehungen die Pha¬ senlage beider Kompensations-Ströme, also des Kompensa¬ tions-Stroms für den induktiven Anteil und des Stroms für den kapazitiven Anteil gemeinsam verschoben werden kann. Zur Kompensation der durch die Zuleitungen zum Probenhal¬ ten erfolgenden Phasendrehungen kann darüberhinaus die Phasenlage des Probenstroms verändert werden.A solution to this problem according to the invention is specified with its developments in claims 1 to 8. The solution according to the invention has the particular advantage that the bridge provided according to the invention can be easily African means and in particular using a computer can be compared and the rapid deviations occurring during transient measurements can be calculated from the mismatch of the bridge. This is achieved, inter alia, in that the phase position of both compensation currents, that is to say the compensation current for the inductive component and the current for the capacitive component, can be shifted together to compensate for the phase rotations occurring in the amplifier branch. In order to compensate for the phase rotations that occur through the supply lines for holding samples, the phase position of the sample stream can also be changed.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs- beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be¬ schrieben, in der zeigt:The invention is described in more detail below on the basis of an exemplary embodiment with reference to the drawing, in which:
Fig. 1 eine Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Brücke zur Absolutmessung der Kapzität und des Leitwerts von Halbleiterproben.1 shows a block diagram of a bridge according to the invention for the absolute measurement of the capacitance and the conductance of semiconductor samples.
Darstellung eines AusführungsbeispielsRepresentation of an embodiment
ZurErzeugung einer Vorspannung an der Halbleiterprobe 1 ist ein schneller invertierender Operationsverstärker 2 vorgesehen, der zusätzlich zu der ständig anliegenden Sperrspannung für steuerbare Zeiten eine weitere Impuls¬ spannung addiert. Beide Spannungen sowie das Steuersignal für die Addition werden von außen eingespeist. Hierzu sind die Anschlüsse U_ (für die Sperrspannung) Up (für die Impulsspannung) sowie T (für das Steuersignal) vorgese¬ hen.To generate a bias voltage on the semiconductor sample 1, a rapidly inverting operational amplifier 2 is provided, which adds a further pulse voltage in addition to the constantly applied blocking voltage for controllable times. Both voltages and the control signal for the addition are fed in from the outside. For this purpose, the connections U_ (for the reverse voltage) U p (for the pulse voltage) and T (for the control signal) are provided.
Dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers 2 wird mit¬ tels eines Übertragers 3 zusätzlich eine HF-Spannung aufmoduliert.An RF voltage is also added to the output signal of the operational amplifier 2 by means of a transformer 3 modulated.
Zur Versorgung der Brückenzweige mit dieser HF-Spannung sowie der Gleichrichter werden insgesamt sechs HF-Spannun¬ gen gleicher Phase und Amplitude benötigt. Diese werden mit einem Quarzoszillator 4 und nachgeschaltetem HF-Trafo 5 erzeugt.To supply the bridge branches with this RF voltage and the rectifier, a total of six RF voltages of the same phase and amplitude are required. These are generated with a quartz oscillator 4 and a downstream HF transformer 5.
Die an den Ausgangsanschlüssen 51 und 52 des HF-Trafos 5 anstehenden Spannungen werden über Dämpfungsglieder 61 und 62 abgeschwächt und von dem Addierer 71 um 90 phasenver¬ setzt addiert.. Der Ausgangsanschluß des Addierers 71 ist mit dem Übertrager 3 verbunden, so daß das entsprechende HF-Signal an die Probe angelegt wird.The voltages present at the output connections 51 and 52 of the HF transformer 5 are attenuated via attenuators 61 and 62 and added by 90 phases out of phase by the adder 71. The output connection of the adder 71 is connected to the transformer 3, so that the corresponding RF signal is applied to the sample.
Zur Kompensation des HF-Probenstroms sind die Dämpfungs¬ glieder 63 und 64 die mit den Ausgangsanschlüssen 53 und 54 des HF-Trafos 5 verbunden sind, sowie der Addierer 72 vorgesehen. Diese Elemente haben im wesentlichen die gleiche Funktion wie die Elemente 61, 62 und 71.In order to compensate for the HF sample current, the attenuators 63 and 64, which are connected to the output connections 53 and 54 of the HF transformer 5, and the adder 72 are provided. These elements have essentially the same function as elements 61, 62 and 71.
Das am Ausgangsanschluß des Addierers 72 anstehende Signal wird von dem Element 8 in zwei um 90 versetzte Signale aufgespalten, die an je zwei in Reihe geschaltete Däm¬ pfungsglieder 91 bis 94 angelegt werden, die das Signal in 0,001 dB-Schritten abschwächen.The signal present at the output connection of the adder 72 is split by the element 8 into two signals offset by 90, which are applied to two attenuators 91 to 94 connected in series, which attenuate the signal in 0.001 dB steps.
Der durch die Probe 1 fließende Gesamtstrom wird in dem pauschal mit 10 bezeichneten Bauelement in den NF- und HF- Anteil aufgespalten. Der NF-Strom wird über einen Strom/ Spannungs-Wandler aus der Brücke herausgeführt. Er wird für die Leckstrom-, die C /U- und die IDLTS-Messungen benutzt. Zu dem durch die Probe fließenden HF-Stromanteil werden die Kompensationströme, die durch die Dämpfungs¬ glieder 91, 92 bzw. 93, 94 erzeugt werden, addiert. Dieser Strom wird von vier in Reihe geschaltenen Verstärkern V1 bis V4 nachverstärkt und von den Element 11 in eine Leit¬ wert- und Kapazität-Komponente aufgespalten. Die Ausgangs¬ anschlüsse des Elements 11 sind mit phasenempfindlichen Gleichrichtern 12 und 13 verbunden, die auch mit den Ausgangsanschlüssen 55 und 56 des HF-Trafos 5 verbunden sind. An den Ausgangsanschlüssen der phasenempfindlichen Gleichrichter tritt eine Gleichspannung auf, aus der der Fehlabgleich der Brücke direkt berechnen werden kann. Diese Ausgangssignale werden für die übrigen Messungen benutzt.The total current flowing through sample 1 is split into the LF and HF components in the component generally designated 10. The NF current is led out of the bridge via a current / voltage converter. It is used for leakage current, C / U and IDLTS measurements. The compensation currents generated by the attenuators 91, 92 and 93, 94 are added to the HF current component flowing through the sample. This Current is amplified by four amplifiers V1 to V4 connected in series and split by the elements 11 into a conductance and capacitance component. The output connections of the element 11 are connected to phase-sensitive rectifiers 12 and 13, which are also connected to the output connections 55 and 56 of the HF transformer 5. A DC voltage occurs at the output connections of the phase-sensitive rectifiers, from which the misalignment of the bridge can be calculated directly. These output signals are used for the other measurements.
Im folgenden soll die Arbeitsweise der beschriebenen Brückenschaltung erläutert werden.The operation of the bridge circuit described will be explained below.
Die Brücke dient - wie bereits erläutert - der Absolutmes¬ sung der Kapazität und des Leitwert von Halbleiterproben. Außerdem müssen schnelle Änderungen von Kapzität und Leit¬ wert mit hoher Auflösung erfaßt werden. Der gesamte Brük- kenabgleich über die verschiedenen steuerbaren Dämpfungs¬ glieder wird von einem Rechner durchgeführt. Der Rechner berechnet aus dem NF-Ausgangssignal des Elements 10 sowie den Ausgangssignalen der phasenempfindlichen Gleichrichter dieAs already explained, the bridge serves for the absolute measurement of the capacitance and the conductance of semiconductor samples. In addition, rapid changes in capacity and conductance must be recorded with high resolution. The entire bridge adjustment via the various controllable attenuators is carried out by a computer. The computer calculates the from the LF output signal of element 10 and the output signals of the phase-sensitive rectifiers
1. HF-Kapazität/Spannung (CHF/U) der Probe1. RF capacity / voltage (CHF / U) of the sample
2. HF-Leitwert/Spannung (CHF/U)2. HF conductance / voltage (CHF / U)
3. NF-Kapazität/Spannung (CNF/U) sowie3. NF capacity / voltage (CNF / U) as well
4. Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS)4. Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS)
5. Double Correllation Deep Level Transient Spec¬ troscopy (DDLTS)5. Double Correlation Deep Level Transient Specroscopy (DDLTS)
6. Constant Capacitace Deep Level Transient Spec¬ troscopy (CC-DLTS)6. Constant Capacitace Deep Level Transient Specroscopy (CC-DLTS)
7. Current Deep Level Transient Spectroscopy (IDLTS) Dabei kann insbesondere das Ausgangssignal der phasenem¬ pfindlichen Gleichrichter zur Durchführung der eingangs angesprochenen Messungen mittels schneller Fourier-Trans¬ formation und insbesondere mittels schneller Berechnung der Anfangskoeffizienten einer Fourier-Reihenentwicklung verwendet werden:7. Current Deep Level Transient Spectroscopy (IDLTS) In particular, the output signal of the phase-sensitive rectifier can be used to carry out the measurements mentioned above by means of fast Fourier transformation and in particular by means of fast calculation of the initial coefficients of a Fourier series development:
Beispielsweise kann hierzu wie folgt vorgegangen werden: Im ersten Schritt wird der Zeitpunkt errechnet, in dem die Transiente den Gleichgewichtswert erreicht hat. Aus dem Verhältnis N-π. = tS/T_π. geht die Lage der Transiente bezüg- lieh der gewählten Periodenweite T„ herovr. Für bestimmte Nw-Bereiche treten bestimmte Verhältnisse der einzelnen tau-Berechnungen auf.For example, you can proceed as follows: The first step is to calculate the point in time at which the transient has reached the equilibrium value. From the ratio N-π. = tS / T_π. the position of the transients is related to the selected period width T „herovr. Certain ratios of the individual tau calculations occur for certain N w ranges.
Je nach Bereich und Amplitude werden für die Unterschiede der tau-Berechnungen bestimmte Toleranzen zugelassen. Gleichzeitig wird der jeweils beste tau-Wert ausgewählt. Eine zusätzliche Überprüfung der Signalform kann durch einen Vergleich zwischen berechneter Amplitude und Meßwer¬ ten vorgenommen werden. Ebenso kann der führende (reelle) diskrete Fourierkoeffizient ao mit Hilfe des Offsets analytisch berechnet und mit dem numerischen Koeffizienten verglichen werden.Depending on the range and amplitude, certain tolerances are permitted for the differences in the tau calculations. At the same time, the best tau value is selected. An additional check of the signal shape can be carried out by comparing the calculated amplitude and measured values. Likewise, the leading (real) discrete Fourier coefficient ao can be calculated analytically using the offset and compared with the numerical coefficient.
Ferner ist es möglich, die Periodenweite T derart derIt is also possible to change the period width T in such a way
Transiente anzupassen, daß N„w immer in etwa gleich 1 ist. Adapt the transient so that N "w is always approximately equal to 1.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Brücke zur Absolutmessung der Kapazität und des Leit¬ werts von Halbleiterproben, dadurch gekennzeichnet, daß an die Probe (1) zusätzlich zur Probenvorspannung ein HF-Signal angelegt ist, daß in dem Probenzweig und in dem Abgleichzweig der Brücke je¬ weils zwei steuerbare Dämpfungsglieder (61 bis 64) vorge¬ sehen sind, deren Eingangsanschlüsse mit dem Ausgangsan¬ schluß eines Oszillators (4) verbunden sind, und deren Ausgangssignale jeweils um 90 phasenverschoben addiert und an die Probe bzw. eine im Abgleichzweig vorgesehene Einheit für den Kapazitäts- und Leitwertabgleich angelegt sind, und daß die Einheit für den Kapazitäts- und Leit¬ wertabgleich einen Phasenschieber (8) mit zwei Ausgangsan¬ schlüssen aufweist, an dessen einem Ausgangsanschluß das Eingangssignal ohne Änderung der Phasenlage und an dessen anderem Ausgangsanschluß das Eingangssignal um 90 phasen¬ verschoben ansteht, und daß die beiden Ausgangsanschlüsse über Dämpfungsglieder (91 bis 94) mit einer Auswerteein¬ heit verbunden sind.1. Bridge for the absolute measurement of the capacitance and the conductance of semiconductor samples, characterized in that an RF signal is applied to the sample (1) in addition to the sample bias that two controllable in each case in the sample branch and in the adjustment branch of the bridge Attenuators (61 to 64) are provided, the input connections of which are connected to the output connection of an oscillator (4), and the output signals of which are each phase-shifted by 90 and sent to the sample or a unit provided in the balancing branch for the capacitance and Conductivity adjustment are created, and that the unit for the capacitance and conductance adjustment has a phase shifter (8) with two output connections, at one output connection of which the input signal is changed without changing the phase position and at the other output connection of which the input signal is shifted by 90 phases and that the two output connections via attenuators (91 to 94 ) are connected to an evaluation unit.
2. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannungseinheit (2) an die Probe (1) zusätzlich zu der ständig anliegenden Sperrspannung für steuerbare Zeiten eine weitere Impuls¬ spannung anlegt.2. Bridge according to claim 1, characterized in that a biasing unit (2) to the sample (1) in addition to the constantly applied reverse voltage for controllable times applies a further Impuls¬ voltage.
3. Brücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit den Ge¬ samtstrom durch die Probe in einen NF- und HF-Anteil aufspaltet und zum HF-Strom den Strom durch den Abgleich¬ zweig (63, 64, 72, 8, 91 bis 94) addiert.3. Bridge according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation unit splits the total current through the sample into an LF and HF component and for the HF current the current through the compensation branch (63, 64, 72, 8, 91 to 94) added.
4. Brücke nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (11) die Summe des HF-Stromes durch die Probe und des Kompensa¬ tionsstromes in eine Leitwert und Kapazitätskomponente aufspaltet und an phasenempfindliche Gleichrichter (12, 13) anlegt.4. Bridge according to claim 3, characterized in that the evaluation unit (11) splits the sum of the HF current through the sample and the compensation current into a conductance and capacitance component and applies it to phase-sensitive rectifiers (12, 13).
5. Brücke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein HF-Trafo (5) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des Oszillators (4) in sechs Signale teilt.5. Bridge according to one of claims 1 to 4, characterized in that an RF transformer (5) is provided which divides the output signal of the oscillator (4) into six signals.
6. Brücke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichzweig jeweils zwei Dämpfungsglieder (91 bis 94) für den Leitwert- und Kapazi¬ tätszweig aufweist.6. Bridge according to one of claims 1 to 5, characterized in that the balancing branch has two attenuators (91 to 94) for the conductance and capacitance branch.
7. Brücke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit einen Rechner aufweist, der aus den Ausgangssignalen der phasen¬ empfindlichen Gleichrichter (12, 13) die charakteristi¬ schen elektrischen Eigenschaften von tiefen Störzentren in Halbleitern berechnet.7. Bridge according to one of claims 1 to 6, characterized in that the evaluation unit has a computer which calculates the characteristic electrical properties of deep interference centers in semiconductors from the output signals of the phase-sensitive rectifier (12, 13).
8. Verfahren zur Bestimmung der Daten tiefer Störstellen mit einer Brücke nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Transiente N Meßwer¬ te aufgenommen werden, und der Rechner hieraus den zeitli¬ chen Verlauf des Meßsignals bestimmt und in eine Fourier- Reihe entwickelt, deren kontinuierliche (komplexe) Koeffi¬ zienten cn berechnet werden.8. A method for determining the data of deep impurities with a bridge according to one of claims 1-7, characterized in that N measured values are recorded by a transient, and the computer determines the temporal course of the measurement signal therefrom and into a Fourier - Developed series, the continuous (complex) coefficients cn are calculated.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner aus den Meßwerten zu aquidistanten Zeiten den Real- und Imaginärteil der ersten Koeffizienten einer Fourier-Reihe berechnet, die ein Maß für die Eigenschaften von tiefen Störstellen sind.9. The method according to claim 8, characterized in that the computer calculates the real and imaginary part of the first coefficients of a Fourier series from the measured values at aquidistant times are a measure of the properties of deep impurities.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner die Real- und Imaginärteile der Koeffizienten c , c. und c-, und aus diesen die charakteristischen Größen der tiefen Störstel¬ len, wie Zeitkonstante etc. berechnet. 10. The method according to claim 9, characterized in that the computer, the real and imaginary parts of the coefficients c, c. and c-, and from these the characteristic quantities of the deep impurities, such as time constant, etc., are calculated.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0041858A1 (en) * 1980-06-07 1981-12-16 Magyar Tudomanyos Akademia Müszaki Fizikai Kutato Intezete Method and apparatus for deep level transient spectroscopy scanning
US4427937A (en) * 1981-09-25 1984-01-24 Lin Hung C Method of measuring time constant using a spectrum analyzer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0041858A1 (en) * 1980-06-07 1981-12-16 Magyar Tudomanyos Akademia Müszaki Fizikai Kutato Intezete Method and apparatus for deep level transient spectroscopy scanning
US4427937A (en) * 1981-09-25 1984-01-24 Lin Hung C Method of measuring time constant using a spectrum analyzer

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Applied Physics, Vol. 45, 1974 New York (US) D.V. LANG: "Fast Capacitance Transient Apparatus: Application to ZnO O Centers in GaP p-n Junctions", pages 3014-3022, see fig. 1; page 3015, left hand column, lines 26-40; page 3015, right hand column, lines 10-16 *
Review of Scientific Instruments, Vol. 50, 1979, New York (US) D.S. DAY et al.: "Deep Level Transient Spectroscopy for Diodes with large Leakage currents", pages 1571-1573, see fig. 1; page 1571, right hand column, line 8 - page 1572, left hand column, line 3 *

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