Устройство для неразрушающего контроля и измерения напряжения микропробоя в диэлектрике мдп-структур

Устройство для неразрушающего контроля и измерения напряжения микропробоя в диэлектрике мдп-структур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 767673 (6f) Дополнительное к авт. свид-ву(51)М. Кл 3 (22) Заявлено 310378 (21) 2598461/18-25

G01 9 31/26 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий.(23) Приоритет.—

Опубликовано 300Щ0. Бюллетень М 36 (53) УДК 621. 382..2(088.8) Дата опубликования описания 30.0980 (72) Авторы изобретения

B ..И. Боханкевич, Б. Г. Барышев, А.A.ÑTîëÿðîâ и Л. Г. Цветков ба и

l4 Де Р (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ МИКРОПРОБОЯ В ДИЭЛЕКТРИКЕ

МДП-СТРУКТУР

Изобретение относится к области электронной техники и может быть ис" пользовано при исследовании электрофизических параметров диэлектриков в МДП-структурах интегральных схем 5 на их основе, в частности, для измерения напряжения микропробоя подзатворного диэлектрика таких структур.

Известны устройства для измерения напряжения пробоя диэлектриков тО конденсаторов и полупроводниковых приборов, использующие генераторы как переменного, так и постоянного (од-. нополярного). испытательного напряжения, прикладываемого к испытуемому )5 прибору (1) и (21.

Эти устройства сбдержат генератор испытательного напряжения, детектор пробоя, блокировку и индикатор напряжения пробоя. При пробое диэлектрика 20 или испытуемого прибора блокировка обеспечивает выключение испытательного напряжения или отключение образца от испытательной схемы, причем снятие испытательного напряжения с испы- 25 туемого прибора происходит с некоторой задержкой после момента возникновения пробоя.

Это является наиболее серьезным недостатком известных устройств, 30 так как- конденсаторы МДП-структур с достаточно тонким диэлектриком (толщиной менее 1 мкм) могут быть разруMeHbl прй пробое энергией заряда, накопленного на самом конденсаторе в процессе измерения и раэряжающегося через ослабленное место в диэлектрической пленке, в которой возникает лавинный пробой..Разрушение тем больше, чем дольше воздействует испытательное напряжение от генератора на испытуемый прибор, так как его энергия суммируется с энергией, накопленной на конденсаторе, и способ-. ствует выгоранию диэлектрика и слоя металлизации в месте, пробоя. . Наиболее близким техническим решением K,èçîáðåòåíèþ является устройство, которое содержит генератор испытательного напряжения, усилитель» детектор микропробоя, коммутатор, шун" тирующую.блокировку и индикатор напряжения мйкропробоя, соединенный с генератором .испытательного напряжения и шунтирующей блокировкой. Кроме того, известное устройство содержит схему

Управленйя шунтирующей блокировкой, состоящую из последовательно включенных триrгера, блока управления и. электронного реле. Шунтирующая блоки767673 ровка введена для обеспечения разря. да накопленной на испытуемом конденсаторе энергии после возникновения пробоя f3).

Недостатком известного устройства является низкое качество контроля конденсаторов с тонким диэлектриком,обусловленное недостаточно высоким быстродействйем схемы управления шунтирую-, щей блокировкой, которая состоит из нескольких последовательно соединенных устройств, создающих недопустимо большую задержку включения шунтирующей блокировки, что приводит к увеличению времени воздействия электрического поля на локальный дефект в диэлектрике, в котором развивается пробой, и к увеличению вероятности разрушения структуры.

Кроме того, из-за наличия в схеме однополярного генератора испытатель ного напряжения устройство не обеспечивает испытание конденсаторов знакопеременным напряжением, что необходимо для конденсаторов или структур с тонким диэлектриком, так как величина напряжения микропробоя в них час.то зависит от полярности приложенного к электродам напряжения.

Целью изобретения является повышение качества неразрушающего контроля МДП-структур с толщиной диэлектрика менее 1 мкм.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен нуль-орган, вход которого подключен к генератору испытательного напряжения, а выход— к коммутатору, включенному между генератором испытательного напряжения и испытуемой МДП-структурой, которая связана с г"енератором йспытательного напряжения через последовательно соединенные усилитель-детектор микропробоя и шунтирующую блокировку.

Такое устройство обеспечивает подачу на испытуемую МДП-структуру знакопеременного испытательного напряжения и измерение напряжения микропробоя в диэлектрике структуры без ее разрушения. Ha чертеже приведена бЛок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор испытательного напряжения 1, выполненный в виде генератора однополярных импульсов, нуль-орган 2, коммутатор 3, испытываемую структуру 4,усилитель-детектор пробоя 5, шунтирующую блокировку 6, индикатор напряженйя микропробоя 7.

Принцип работы устройства состоит . в следующем.

По сигналу "пуск" блок 1 формирует однополярный импульс испытательного напряжения, который через блок коммутации 3 подается на испытываемый образец 4. В момент, когда амплитуда .испытательного напряжения становится рав.ной нулю, нуль-орган 2 выдает сигнал, поступающий в блок комму-. тации 3, где происходит перекоммутация электродов образца. В результате на образец подается знакопеременное напряжение с размахом, равным удвоенной амплитуде напряжения, вырабатываемого генератором 1. Прй пробое диэлектрика импульс пробоя поступает на вход усилителя 5 и через него включает шунтирующую блокировку 6, через которую разряжается МДП-структура. Величина напряжения микропро10 боя выводится на индикатор напряжения микропробоя 7.

Это устройство позволяет разделить цепь коммутаций напряжения на МДПструктуре, которая не требует высокого быстродействия, так как генератор испытательного йапряжения вырабатывает импульсы такой @opia,чтобы обеспечить квазистатический режим заряда конденсатора структуры (например, импульсы треугольной формы), и цепь быстродействующей блокировки, которая подключается непосредственно к испытуемой структуре. Быстродействие шунтирующей блокировки повышено, благодаря уменьшению числа каскадов в схеме управления блокировкой (оставлен усилитель-детектор микропробоя).Кроме того, благодаря тому, что генератор испытательного напряжеЗО ния выполнен в виде генератора однополярных импульсов (предпочтительно положительной полярности)имеется возможность упростить схему детектора михропробоя и выполнить шунтирующую

35 блокировку на быстродействующих элементах (например, на высоковольтных и одновременно на высокочастотных транзисторах n-t-n типа ), доведя время ее срабатывания до величины

10 " с. Тем самым обеспечивается повышение качества контроля МДП-структур с тонким диэлектриком и возможность сделать его действительно неразрушающим, Наконец, введение нульоргана, управляющего коммутатором, 45 обеспечивает подачу на структуру знакопеременного испытательного напряжения От генератора однополярных импульсов, что также способствует более полному испытанию структуры, 50 т.е. повышению качества контроля.

Формула изобретения

Устройство для неразрушающего конт. роля и измерения напряжения микропробоя в диэлектрике МДП-структур, содержащее генератор испытательного напряжения, усилитель-детектор микропробоя, коммутатор, шунтирующую бло6О кировку и ийдикатор напряжения микропробоя, соединенный с генератором испытательного напряжения и шунтирующей блокировкой, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения ка65 чества. неразрушающего контроля МДП767673

Составитель Ю. Брызгалов

Теиред E.Гаврылешйо Корректор O.Билак

Редактор Н. Коляда

7186/41 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государстйенного комитета СССР по делам изобретений к открытий

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

Заказ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 структур с толщиной диэлектрика менее 1 мкм, в него введен нуль-орган,: вход которого подключен к генератору испытательного напряжения, а выход— к коммутатору, включенному между генератором испытательного напряже- 5 ния и испытуемой МДП-структурой, которая связана с генератором испытательного напряжения через последо вательно соединенные усилитель-детектор микропробоя и шунтирующую блокировку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 533888, кл. 601 % 31/14, 1976..

2. Авторское свидетельство СССР

1Ф 401940, кл. G01 К 31/26, 1974.

3. Стародумов М.Н., Тифлов В.И.

Прибор для контроля и измерения параметров пленочных структур.-"Обмен опытом в радиопромышленности", 1974, вып. 3, с. 63-64 (прототип)