Устройство для регистрации вольтфарадных характеристик

Устройство для регистрации вольтфарадных характеристик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-sy (51)И. Кл, (22j Заявлено 270477 (2I) 2481482/18-25

G 01 P 31/26

G 01 Н 27/26 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открелтнй (25 j Г(риоритет (53) УДК621 882 .2 (088„8) (-)публиковвно 2 50 4.79, Б.оллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 50 4.79 (72) Авторы изобретений

С.Ш.Балт янский, B.Â.Çâåðåâà, Е.Н.Кузнецов, С .Е.Л ях, А . Г.Ры>кевский, С . М гфельдберг, Б.В.Цыпин и К.Н .Чернецов

Пензенский политехнический институт и Пензенский филиал

Всесоюзного научно-исследовательского института при боростроени я (54) VCTPOACTBO УУ(Н РКГИСтжЦИИ ВОЛЬТФАРЛДННХ ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для проведения контроля качества полут роводниковых структур, например МДП-структур, в процессе производства.

Известны устройства для измерения и регистрации вольт-фарадных характеристик. Они основаны на использовании как импульсньвс, так и высокочастотных () гармонических сигналов.

Одно из известных устройств, основанное на использовании импульсногo метода измерения емкостей МДП-струк4 с тур, содержит генератор, счетчик, блок 5 управления измерения.ли и -..åëåòàéï с перфоратором (1) .

Исследуемая структура включается в контур генератора и при поступлен:и последовательности импульсов напря;,.---20 ния на нее от блока управлвния измерениями происходит изменение частоты генератора, которая измеряется с помощью счетчика. После обработки пока-., заний счетчика в блоке управления из- .е5 мерениями производится регистрация значений емкости с помощью телетайпа и перфоратора. Устройство отличается сложностью построения узлов и невысокой точностью. 3G

Второе иэ известных устройств для измерения и регистрации вольт-фарадных характеристик содержит генератор высокой частоты (генератор гармонического сигнала), генератор пилообразного напряжения, фаэовращатель, формирователь прямоугольного опорнor о напря>кения, усилитель, фазочувствительный детектор и двухкоординатный самописец 12) .

На исследуемую ИДП-структуру одно" временно подаются сигналы с высокочастотного генератора и с генератора пилообразного напряжения. Комплексный ток, протекающий через структуру,. зависит от ее емкости и проводимоcòè, которые изменяются под действием пилообразногo напряжения, Сигнал, пропорциональный комплексному току, после усиления поcòóïàåò на первый вход фазочувствительного детектора. На второй его вход подается прямоугольное опорное напряжение, сформированное из сигнала фаэовращателя. С помощью переключателя с фазовращателя можно получить сигнал с фазовым сдвигом 0

Q или 90 относительно сигнала высокочастотного генератора. Благодаря этому на выходе фазочувствительного дет ктора происходит квадратурное раз658508 деление сигналов, пропорциональных емкости или проводимости структуры и зависящих от пилообразного напряжения, которые регистрируются самописцем.

Это устройство обладает более широкими функциональными воэможностями, однако имеет невысокую точность измере- 5 ния параметров низкодобротных структур из-эа влияния пилообразного напряжения смещения на работу усилителя.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является i0 устройство, которое содержит генератор синусоидального напряжения, источник смещения, усилитель, ко входу которого подключен образцовый резистор, а выход через выпрямитель соеди-(5 нен с вертикальным входом самописца., горизонтальный вход которого подключен к источнику смещения. Объект измерения и образцовое сопротивление образуют емкостно-омический делитель для синусоидального напряжения (31 .

Недостатком известного устройства регистрации вольт-фарадных характеристик является низкая точность измерения емкости МДП-структур с невысокой

25 добротностью из-эа влияния активной составляющей проводимости утечки структуры на результаты измерений. Кроме того, на результатах измерений, особенно на невысоких частотах синусоидального напряжения сказывается влия- З0 ние пилообразного напря>кения источника смещения на работу усилителя.

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, 35 что устройство снабжено инвертором, регулируемым сопротивлением, вторым усилителем, сумматором, фильтром нижних частот, управляемым делителем напряжения и тремя образцовыми конденса-40 торами, причем выход генератора синусоидального напряжения соединен с первыми входами управляемого делителя напряжения, индикатора синфаэности и сумматора, выход источника смещения соединен со вторым входом сумматора, а также через инвертор и регулируемое сопротивление — со входом второго усилителя, к которому через объект измерения подключен выход сумматора, при этом выход первого усилителя соединен со вторым входом индикатора синфазности, выход которого подключен ко второму входу управляеМого делителя напряжения, выход управляемого .делителя напряжения соединен с упомянутым образцовым резистором, первый и второй образцовые конденсаторы включены соответственно в целях обратной связи первого и второго усилителей, а выход второго усилителя одновременно 60 соединен через третий образцовый конденсатор со входом первого усилителя и через фильтр нижних частот — с уп— равляющим входом регулируемого сопротивления.

На чертеже представлена функциональная схема устройства,. выполненная согласно данному изобретению. устройство содержит генератор синусоидального напряжения 1, объект измерения 2, источник смещения 3, управляемый делитель напряжения 4, образцовое сопротивление 5 (R ), усилитель 6, выпрямитель 7, самописец 8, индикатор синфазнос= 9, инвертор 10, второй ус>ллитель 11, образцовые конденсаторы 12 (СЛ ), 13 (C>), 14 (С ), сумматор 15, фильтр нижних частот 16 „ регулируемое сопротивление 1 7 .

Эквивалентная схема объекта измерения 2 представляе= сооой параллельно соединенные емкость контура (Сх )

18, и проводимость утечки 19 (1/R к ).

Vcтройство работает следующим образом.

К объекту измерения 2 прикладывает ся через сумматор 15 сумма линейно изменяющегося напряжения смещения от источника 3 и синусоидального напряжения требуемой частоты от генератора 1. Для исключения влияния напряжения смешения на режим усилителя 11 по постоянному току в схему включены фильтр нижних частот 16,регулируемое сопротивление 17 и инвертор 10.На со,противления 17 подается инвертирован ное напряжение смешения. Поступающая с фильтра 16 постоянная составляющая выходного напряжения усилителя 11 рег лирует величину сопротивления 17 так, чтобы постоянное напряжение на выходе усилителя 11, а, следовательно, и на его входе поддерживалось равным нулю.

С выхода усилителя 11 сигнал, пропорциональный комплексной проводимости объекта измерения, поступает через образцовый конденсатор 13 на вход усилителя 6. .Для исключения на выходе усилителя 6 составляющей сигнала, про порциональной проводимости утечки

19 (1/R„) объекта измерения, усилитель

6 охвачен цепью обратной связи, состоящей иэ образцового конденсатора 1? образцового сопротивления 5, индикатора синфазности 9 и управляемого делителя напряжения 4. Индикатор синфаз ности 9 сравнивает фазы напряжений генератора 1 и выходного с усилителя

6 и регулирует коэффициент передачи управляемого делителя напряжения 4 до дости>кения равенства фаэ, что соответствует условию равенства нулю составляющей сигнала, зависящей от проводимости утечки объекта измерения, на выходе у.-илителя 6.

Напряжение с выхода усилителя 6, пропорциональное емкости 18 (С к ) объекта измерения, детектируется выпрямителем 7 и подается на вертикальный вход самописца 8, на горизонтальный вход которого подается напряжение смещения от источника 3.

Напря>кение на выходе управляемого делителя напряжения 4 при этом про658508

Формула изобретения

Составит ель Ю. Врыз галов

Техред O.éíäpåéío Корректор И.Муски

Редактор A.éáðàìoí

Тираж 1089 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2050/41

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,л порционально проводимости утечки 19 (1/R< ) объекта измерен я.

Испытани я данного устройства показали, что в нем погрешность измерения емкости уменьшена в 3 раза, т.е, оно обеспечивает повышение точности измерения, Кроме того, существенно расширен 5 диапазон измеряемых емкостей, что позволяет использовать устройство для контрсля МДП вЂ” структур различных площадей.

Устройство для регистр .ции вольтфарадных характеристик, содержащее генератор синусоидального напряжения, источник смещенкя, усилитель, ко входу которого подключен образцовый резистор, а выход через выпрямитель соединен с вертикальным входом самописца, гори20 зонтальный вход которого подключен к источнику смещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено инвертором, гулируемым сопротивлением, вторым усилителем, сумматором, фильIpoM нижних

25 частот, управляемым делителем напряжения и тремя образцовыгли конденсаторами, причем выход генератора скнусоидального напряжения соединен с первыми входами управляемого делителя напряже-30 ния, индикатора синфазности и сумматора, выход источ;; ка смещения соединен со вторым входом -умматора, а также через инвертор к регулир.е лое сопротквление — co входом второго усилктеля, к которому через объект измерения подключен выход сумматора, при этом выход первого усилителя соединен со вторым вхо ом индикатора синфаэностк, выход которого подключен ко второму входу управляемого делителя напряжения, выход управляемого делителя напряжения соединен с упомянутыл образцовым резистором, первы к второй образцовые конденсаторы включены соответственно в цечях обратной связи первого и второго усилителей, а выход второго усилителя одновременно соединен через третий образцовый .конденсатор со входом первого усилителя и через фильтр нижних частот — с управляющим входом регулируемого сопротивленкя.

Источникк информацки, принятые во внимание при экспертизе

1. Новый импульсный метод измерения емкостей MOIL — структур в зависимости от напряжения и времени, Приборы для научных исследований,1976, т.47, 1:3, с.69 — 73, 2. Попов B.И., Лактюшкин 0.H. Vcтановка для исследования плотностк поверхностных состояний М11П вЂ” структур, Физкка полупроводников и микроэлектроника (Межвузовский сборник)

Вып.2, Рязань, 1976, с, 110 — 114 .

3 . .Концевой Ю.A., Кудин В.Д. l1eтоды ко I TpoJIH технологии производствава полупроводниковых приборов, M., Энергия, 1973, с. 48 .