УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НАНОСТРУКТУР ТРАНЗИСТОРА n-МОП В ТЕХНОЛОГИЯХ КМОП/КНД Российский патент 2012 года по МПК G01R31/26 H01L21/66 B82B1/00 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению электрофизических параметров полупроводниковых транзисторных структур, и может быть использовано для оценки качества технологического процесса при производстве твердотельных микросхем и приборов на основе структур «металл-диэлектрик-полупроводник» (МДП).

В современной электронике широкое распространение получили комплементарные, т.е. взаимодополняющие структуры «металл-оксид-полупроводник» (КМОП), сформированные в тонком приборном слое кремния на сапфировой подложке (КМОП/КНС) или в гетероэпитаксиальных структурах со скрытым слоем изолятора из диоксида кремния (КМОП/КНИ). Такие структуры имеют общее название «кремний-на-диэлектрике» (КНД).

При проведении импульсных радиационных исследований интегральных схем, изготовленных по технологии КНД, актуальной задачей является контроль буферного слоя на границе раздела «полупроводник-диэлектрик», содержащий существенное количество дефектов структуры полупроводникового материала, непосредственно в процессе и после воздействия радиационного импульса. Это особенно важно для слоев р-типа проводимости («р-карманов»), в которых формируются n-канальные полевые транзисторы структуры МОП. Для изучения кинетики изменения концентрации носителей заряда необходимо проводить измерения за время порядка нескольких миллисекунд (мс). Реализация известных методов Холла и CVG /1, 2/ занимают для измерений несколько минут и требуют громоздкого дорогостоящего оборудования и расположения регистрирующего и вспомогательного оборудования непосредственно вблизи объекта исследования. В условиях воздействия импульсных ионизирующих излучений (НИИ) они сопровождаются высокоинтенсивными электромагнитными помехами и воздействием самого ионизирующего излучения на такую аппаратуру, что затрудняет регистрацию параметров с малым уровнем сигналов.

При исследовании влияния НИИ на гетерогенные структуры технологии КНД в качестве источника НИИ, в том числе используют импульсное излучение твердотельного лазера /3/.

Однако лазерное излучение по эффектам своего воздействия на материалы электронной техники отличается от эффектов прямого моделирования с использованием источников ИИИ, в том числе и гамма- рентгеновских источников, что требует проведения сопоставительных экспериментов на лазерном источнике и на источниках ИИИ, или специальной калибровки.

Наиболее близким (прототипом) к заявляемому устройству является устройство, приведенное в /4/, в соответствии с которым для получения импульсной радиационной реакции датчика Холла структуры «металл-диэлектрик-полупроводник» (МДП) в виде резистора с двойным затвором (Double Gate Field Effect Resistor (DGFER)) (Фиг.1), изготовленного по технологии КМОП/КНИ, каждый из затворов одноименного резистора соединен с соответствующим источником постоянного электрического смещения заданной величины, DGFER помещен в магнитное поле с фиксированной напряженностью, а импульсное напряжение выходного сигнала стока DGFER, характеризующее изменение магнитной чувствительности DGFER К_Н и связанное с генерацией неравновесных носителей заряда под действием ИИИ твердотельного лазера с длиной волны 1,06 мкм и длительностью импульса 15 нс и заданной эквивалентной мощностью дозы D_L [рад(Si)c^-1], регистрируют на входе осциллографического регистратора.

К недостаткам такого устройства следует отнести, во-первых, необходимость использования нескольких источников электрического смещения (для двух затворов и стока) для придания структуре МОП характеристик режима DGFER, во-вторых, использование импульсного лазерного источника для генерации в прикрытых металлизацией областях затворов (G1, G2), истока (S) и стока (D) неравновесных носителей заряда, эквивалентных воздействию импульсного рентгеновского излучения, в-третьих, размещение DGFER непосредственно вблизи регистратора импульсов напряжения, в-четвертых, отсутствие требований к длительности обедняющих импульсов, которые определяют режим релаксации зарядового состояния в области пространственного заряда. Альтернативой такому устройству является предлагаемое устройство для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД (далее по тексту МДП).

Измерения в условиях воздействия ИИИ являются сложной экспериментальной задачей, так как уровень измеряемых токов и, в конечном виде, электрических зарядов составляют нано- и фемтоединицы, а сами измерения происходят либо на фоне мощных электромагнитных помех, сопровождающих работу источника ИИИ, либо непосредственно сразу после импульсного радиационного воздействия. Необходимо также учитывать электрические помехи, вызываемые радиационными сторонними токами и создаваемыми ими радиационно-наведенными потенциалами, которые генерируются при действии ИИИ непосредственно в элементах измерительной системы и линиях связи, находящихся непосредственно вблизи выводных устройств установок, моделирующих воздействие ИИИ.

Техническим результатом заявляемого устройства является импульсное кулонометрическое измерение таких электрофизических параметров (ЭФП), как профиль распределения концентрации носителей заряда в буферных слоях, структур КНД, их подвижности, величины стационарного встроенного заряда в структуру МДП и сопротивление утечки подзатворного диэлектрика по результатам анализа переходных процессов при воздействии на структуру МДП прямоугольного импульса напряжения при длительности цикла измерения менее 10 мс в процессе или непосредственно после воздействия ИИИ.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД, включающее генератор прямоугольных импульсов напряжения положительной полярности, объект измерений в виде тестового конденсатора МДП, токоограничивающий резистор нагрузки R_H и осциллографический регистратор формы импульса, с целью выполнения измерений электрофизических параметров конденсатора МДП за один тестовый импульс, соединенные последовательно конденсатор МДП и резистор нагрузки R_H со стороны затвора конденсатора МДП одним концом подключены к резистору R1, согласующему волновое сопротивление измерительной линии в месте присоединения R1 к сигнальному концу измерительной линии, а вторым концом последовательно соединенные конденсатор МДП и резистор нагрузки R_H соединены со стороны R_H с узлом соединения согласующего резистора R1 с общей шиной нулевого потенциала измерительной линии, сигнальный конец которой с другой стороны соединен с входной цепью генератора прямоугольных импульсов длительностью от 100 мкс до 10 мс, а к узлу соединения конденсатора МДП и резистора нагрузки RH подключены входные цепи осциллографического регистратора.

С целью повышения информативности импульса тока в резисторе нагрузки R_H и соответствующего ему нестационарного электрического заряда Q_B в буферном слое, величина сопротивления резистора нагрузки равна 75 кОм.

С целью разнесения в пространстве исследуемого объекта и регистратора и реализации возможности выполнять измерения в непосредственной близости от регистратора между выходом генератора прямоугольных импульсов и центральным проводником измерительной линии включен последовательно центральный проводник широкополосного импульсного коаксиального трансформатора тока (ИКТТ) с первичной одновитковой обмоткой конструкции /5/, второй конец которого соединен через высокочастотный соединитель с согласованной по волновому сопротивлению измерительной линией в виде коаксиального кабеля, нагруженного на последовательно соединенные тестовый конденсатор МДП и токоограничивающий резистор нагрузки RH, а входные цепи осциллографического регистратора формы сигналов соединены с выходными цепями вторичной обмотки ИКТТ.

С целью реализации помехозащищенности измерительной линии в условиях воздействия импульсных электромагнитных полей (ЭМП), сопровождающих генерацию ИИИ рентгеновской установкой, нагрузка измерительной линии в виде согласованного по волновому сопротивлению участка коаксиального кабеля и последовательно соединенных тестового конденсатора МДП и токоограничивающего резистора нагрузки RH, изолированно помещена в электромагнитный экран, соединенный электрически с дополнительной экранирующей оплеткой, изолированно размещенной поверх измерительной линии с дополнительной диэлектрической изоляцией между этой оплеткой и измерительной линией в виде коаксиального кабеля /6/.

С целью сохранения нулевого потенциала при генерации ЭМП дополнительная экранирующая оплетка соединена только в месте расположения регистратора одновременно с общей точкой генератора, осциллографического регистратора, экранирующей оплеткой измерительной линии в виде коаксиального кабеля и «глухой» нейтралью заземления.

С целью измерения прямого эффекта от воздействия импульсного ионизирующего излучения взамен использования его имитации с использованием импульсного лазерного источника, электромагнитный экран с тестовым конденсатором МДП помещен в зону воздействия импульсного ионизирующего излучения.

На Фиг.1 показано поперечное сечение структуры DGFER: «source» - источник; «drain» - сток; «Gate 1» и «Gate 2» - затворы; «n-Si» - тело DGFER; «Si substrate» - подложка.

На Фиг.2 показано а) поперечное сечение и б) вид сверху тестового конденсатора структуры МДП: «Body» - контакты, обеспечивающие сбор релаксирующего заряда в объеме тестового конденсатора структуры МДП; «Gate» - затвор тестового конденсатора структуры МДП; «Insulator» - изолирующий слой; «Gate contact» - контакт затвора; «Body contact» - контакт области объема полупроводника в конденсаторе структуры МДП; «Body p-Si» - Si р-типа проводимости в области объема тестового конденсатора; d_ox - толщина оксида в подзатворном окисле; d_Si толщина Si в приборном слое; L_C - длина конденсатора структуры МДП; L₀ - длина межэлектродного расстояния «Body contact)) - «Body p-Si»; W_C - ширина канала в конденсаторе МДП.

На Фиг.3 показана принципиальная схема устройства для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД в отсутствие воздействия ИИИ.

На Фиг.4 показана принципиальная схема устройства для кулонометрического измерения ЭФП наноструктур транзистора n-МОП в технологиях МДП в зоне воздействия ИИИ:1 - генератор прямоугольных импульсов положительной полярности; 2 - измерительная линия в виде коаксиального кабеля; 3 - коаксиальный корпус ИКТТ; 4 - магнитный сердечник; 5 - линии магнитной индукции; 6 - направление протекания тока в измерительной линии; 7 - резистор R1, согласующий волновое сопротивление измерительной линии; 8 - ВЧ-соединитель; 9 - тестовый конденсатор МДП; 10 - токоограничивающий резистор нагрузки RH; 11 - электромагнитный экран; 12 - дополнительная экранирующая оплетка; 13 - «глухая» нейтраль; 14 - вывод вторичной обмотки ИКТТ; 15 - осциллографический регистратор. Стрелками показан путь прохождения электрического тока в измерительной цепи и силовые линии магнитного поля вокруг сердечника ИКТТ.

На Фиг.5 показано расположение испытуемых объектов МДП в экранированном объеме в присутствии сильных ЭМП источника импульсного рентгеновского излучения: 2 - измерительная линия в виде коаксиального кабеля; 7 - резистор R1, согласующий волновое сопротивление измерительной линии; 9 - тестовый конденсатор МДП; 11 - электромагнитный экран; 12 - дополнительная экранирующая оплетка; 13 - «глухая» нейтраль; 16 - рентгеновская трубка генератора рентгеновских импульсов; 17 - выход X-Ray; 18 - сетка из бериллия; 19 - фильтр из полиэтилена; 20 - шина «0» - потенциала; 21 - информационная шина; 22 - диэлектрическая вставка; 23 - биологическая защита; 24 -диэлектрическая трубка; 25 - дифференциальный усилитель; 26 - выход на осциллографический регистратор.

На Фиг.6 представлено распределение сигнала помехи при двухстороннем а) и одностороннем б) заземлении (U_ПОМЕХИ - амплитуда сигнала помехи, R1=ρ - согласующее волновое сопротивление).

На Фиг.7 показаны зависимости:

(a) - U_R(t) - напряжение на измерительном сопротивлении от времени: выделенные участки Ф1 - (А_Ф1, t_Ф1), Ф2 - (А_Ф2, t_Ф2), Ф3 - (А_Ф3, t_Ф3), Ф4 - (А_Ф4, t_Ф4) фазы релаксации тестового конденсатора МДП от действия переднего фронта зондирующего импульса и участки C1 - (A_С1, t_С1) или Ф5, С2 - (А_С2, t_С2) или Ф6 фазы релаксации тестового конденсатора МДП от заднего фронта зондирующего импульса;

(б) - U_p(t) - напряжение генератора прямоугольных импульсов от времени: зондирующий прямоугольный импульс генератора при дифференциальной схеме включения тестовой структуры.

На Фиг.8 показана схема соединения демпфирующих резисторов с вторичной обмоткой W2 ИКТТ: W2 - обмотка вторичная ИКТТ; Rⁱ _d - демпфирующие резисторы; ВЧ-ВЧ соединитель.

На Фиг.9 показано изменение амплитуды тока вторичной обмотки (I_W2) ИКТТ в зависимости от величины сопротивления нагрузки измерительной линии в виде коаксиального кабеля.

На Фиг.10 показано измерение величины сопротивления утечки конденсатора МДП ТКПЛО1-07-199 при возбуждении прямоугольным импульсом напряжения амплитудой U_p=6 В с длительностью τ_р=10 мс до («Dark») и в процессе ионизации («Light»).

На Фиг.11 представлен внешний вид двух проекций ИКТТ с боку (а) и с фланца (б): 3 - коаксиальный корпус ИКТТ; 8 - ВЧ соединители; 27 - технологическое отверстие для формирования проводника первичной обмотки ИКТТ; 28 - металлическое кольцо для закрытия технологических отверстий; 29 - элементы крепления.

Таблица - Результаты измерений величин р_eff, µ_Rel, r, p_МДП для нескольких образцов тестовых структур.

Предлагаемое устройство реализуется следующим образом.

При решении задач о выделении измеряемых сигналов малой мощности на фоне мощных электромагнитных помех возможно использование ряда приемов, среди которых:

- симметрирование измерительных линий, позволяющее с помощью дифференциальных усилителей выделить полезный сигнал на фоне сигнала помехи. При этом один из проводников двухпроводной коаксиальной линии связи «объект-регистратор» является компенсатором электромагнитной помехи, или ее индикатором;

- дополнительное экранирование дифференциальной измерительной линии и организация специального «заземления», или точки нулевого потенциала;

- вынесение измерительного устройства из зоны воздействия ИИИ.

В устройстве кулонометрического измерения ЭФП наноструктур транзисторов n-МОП технологии КМОП/КНД (далее МДП), включающем генератор импульса напряжения прямоугольной формы положительной полярности длительностью τ и величиной U_p, измеряемый объект в виде тестовой структуры из конденсатора МДП (Фиг.2), токоограничивающий резистор нагрузки R_H и осциллографический регистратор формы импульса, соединенные последовательно конденсатор МДП и резистор нагрузки R_H со стороны затвора конденсатора МДП одним концом подключены к резистору R1, согласующему волновое сопротивление измерительной линии. Второй конец последовательно соединенного конденсатора МДП и резистора нагрузки R_H, в свою очередь, соединен со стороны R_H с узлом соединения согласующего резистора R_Н с общей шиной нулевого потенциала измерительной линии. Сигнальный проводник измерительной линии на другом конце соединен с входной цепью осциллографического регистратора формы сигналов длительностью от 100 мкс до 10 мс (Фиг.3). Для повышения информативности импульса тока в резисторе нагрузки R_H и соответствующего ему нестационарного электрического заряда Q_B в буферном слое величина сопротивления резистора нагрузки равна 75 кОм.

Также последовательно между выходом генератора тестовых прямоугольных импульсов и сигнальным проводником измерительной линии через высокочастотные соединители подключают центральный проводник широкополосного ИКТТ с первичной одновитковой обмоткой конструкции /5/ (Фиг.11). Измерительная линия нагружена на параллельно соединенные согласующий измерительную линию резистор R1 с сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии, и последовательно соединенные тестовый конденсатор структуры МДП и согласующий резистор нагрузки R_H. Входные цепи осциллографического регистратора формы тестового тока соединены с выходными цепями вторичной обмотки импульсного коаксиального трансформатора тока (Фиг.4). Этим достигается разнесение в пространстве исследуемого объекта и регистратора.

Нагрузка измерительной линии из согласующего резистора R1 и последовательно соединенных тестового конденсатора МДП и резистора нагрузки R_H изолированно помещены в электромагнитный экран, соединенный электрически с дополнительной экранирующей оплеткой. Эта оплетка изолированно размещена поверх измерительной линии в виде коаксиального кабеля. Между этой оплеткой и коаксиальным кабелем размещена дополнительная диэлектрическая изоляция в виде трубки (Фиг.4). При этом реализуется помехозащищенность измерительной линии в условиях воздействия импульсных электромагнитных полей (ЭМП), сопровождающих генерацию импульсного рентгеновского излучения рентгеновской установкой (Фиг.5).

Дополнительная экранирующая оплетка в месте расположения регистратора соединена одновременно с общей точкой генератора, осциллографического регистратора, экранирующей оплеткой измерительной линии в виде коаксиального кабеля и «глухой» нейтралью заземления (Фиг.5). Этим достигается сохранение нулевого потенциала в месте регистрации при генерации ЭМП (Фиг.6).

Электромагнитный экран с тестовым конденсатором МДП помещен в зону воздействия ИИИ (Фиг.5). Это позволяет измерять прямой эффект от воздействия импульсного ионизирующего излучения взамен использования его имитации с использованием импульсного лазерного источника.

В заявленном устройстве, во-первых, все измерения проводятся в течение времени одного тестирующего импульса длительностью не более 10 мс; во-вторых, измеряются практически все ЭФП, представляющие интерес для анализа последствий радиационного воздействия на транзисторную структуру n-МОП; в-третьих, становится возможным по результатам прямого эксперимента получить профиль распределения носителей заряда по толщине буферного слоя и таким образом контролировать эффективность выбора технологических решений на этапе ионно-лучевого легирования; в-четвертых, автоматизировать процесс вычисления количественных значений ЭФП с использованием прикладного программного обеспечения; в-пятых, получать прямые экспериментальные данные, полученные при реализации предлагаемого способа, что позволяет утверждать о его практических возможностях.

Пример работы устройства для тестового конденсатора МДП длиной L_C=100 мкм, шириной W_C=100 мкм (Фиг.2).

На последовательно соединенные конденсатор МДП и резистор нагрузки R_H по схеме Фиг.3, от генератора прямоугольных импульсов подавался импульс с амплитудой до 10 В (Фиг.7-б)). Сопротивление резистора нагрузки R_H составляло 75 кОм. Типичный сигнал релаксации исследуемой структуры МДП приведен на рисунке Фиг.7-а). На нем выделены участки Ф1, Ф2, Ф3, Ф4 фазы релаксации тестового конденсатора МДП от действия переднего фронта зондирующего импульса и участки С1 или Ф5, С2 или Ф6, фазы релаксации тестового конденсатора МДП от заднего фронта зондирующего импульса. Затем собрана схема устройства на рисунке Фиг.4. От генератора прямоугольных импульсов (поз.1) импульс поступал через ИКТТ (поз.3, 4), включенный в разрыв измерительной линии в виде коаксиального кабеля (поз.2) вблизи осциллографического регистратора (поз.15). Первичной обмоткой ИКТТ является центральный проводник, соединенный с коаксиальным кабелем, а вторичная обмотка размещена на сердечнике ИКТТ (поз.4) из магнитомягкого материала (феррита) типа МНЦ с большим относительным коэффициентом магнитной проницаемости µ≥2500 и внешним диаметром ⌀40 мм. Для реализации возможности регистрации быстропротекающих процессов с временами нарастания ~1 не вторичная обмотка ИКТТ содержала 100 витков с размещением через каждые 10 витков демпфирующих безындукционных резисторов типа ТВО с сопротивлением 100 Ом (Фиг.8). Это позволяло в зависимости от величины сопротивления нагрузки измерительной линии (резистор R_H и последовательно соединенный с ним конденсатор МДП) реализовывать режим измерения тока во вторичной обмотке ИКТТ W2 «КЗ» (короткого замыкания - нагрузка на конце коаксиальной линии рана нулю), «ПС» (полного согласования - нагрузка равна волновому сопротивлению R1=ρ) и «XX» (холостого хода - нагрузка отсутствует) (Фиг.9).

Образец конденсатора МДП типа ТКПЛО1-07-199 в составе схемы, собранной по рисунку Фиг.4, с дополнительной экранирующей оплеткой (Фиг.5 и Фиг.6-б)), подвергался воздействию прямоугольного электрического импульса от генератора (поз.1 на Фиг.4) с напряжением UP=6 В и длительностью τ_р=10 мс, ИИИ генератора рентгеновских импульсов (поз.16 на Фиг.5) с одновременно действующим импульсом ЭМП. Синхронизация электрического и рентгеновского импульса производилась по переднему фронту импульсов. Результат измерения величины сопротивления утечки конденсатора МДП типа ТКПЛ01-07-199 при возбуждении прямоугольным импульсом амплитудой U_p=6 В с длительностью τ_р=10 мс до («Dark») и в процессе ионизации («Light») приведен на Фиг.10.

Оценка величины сопротивления утечки в тестовой структуре ТКПЛ-01-07-199 при напряжении импульса возбуждения 6 В на участке Ф3 (Фиг.7-а)):

В соотношении (1) обозначено: U_P - амплитуда прямоугольного электрического импульса; - различие в падении напряжения на сопротивлении резистора нагрузки R_H в режимах «Light» и «Dark»; R_H - величина сопротивлении резистора нагрузки.

Для измерения профиля распределения концентрации носителей заряда устанавливают длительность зондирующего импульса величиной 100 мкс, а амплитуду его U_Р варьируют дискретно с шагом ΔU_P=1 В в диапазоне от 1 В до 10 В, вплоть до насыщения контролируемого сигнала U_R на участке Ф2 (Фиг.7-а)), а величину соответствующего UP заряда Q_B(U_P)буферного слоя определяют интегрированием в интервале времени (0, t_Ф3) контролируемого сигнала U_P(t) на резисторе нагрузки R_Н с использованием соотношения

где сброшенный заряд утечки ΔQ_B определяется из соотношения

поверхностная концентрацию p_s носителей заряда определяется из соотношения

На участке Ф3 формирования инверсного слоя (Фиг.7-а)) при фиксированном напряжении генератора импульсов U_P определяют величину электрического заряда Q_МДП(U_P) в конденсаторе МДП с использованием соотношения

суммарная концентрация дырок в инверсном слое и слое объемного заряда определяется с использованием соотношения

а эффективная концентрация носителей заряда при напряжении импульса генератора U_P=5 В в качестве критерия качества конденсатора МДП равна

Величина эффективной подвижности носителей заряда определяется из соотношения

где L_R и W_R - длина и ширина фоторезистора тестовой структуры; R_PhR - сопротивление фоторезистора.

При сопротивлении фоторезистора величиной 44,07 МОм и размерах фоторезистора (L_R×W_R)=(500×400) мкм² величина эффективной подвижности дырок µ_Rel в p-Si:

В таблице приведены результаты измерений величин р_eff, µ_Rel,, r, p_МДП для нескольких образцов тестовых структур.

Из анализа полученных результатов следует, что приведенные в таблице сравнительные результаты измерения концентрации и подвижности дырок в слоях р-типа проводимости тестовых структур МДП/КНС, партии ТКПД с использованием релаксационных измерений демонстрируют тот факт, что результаты, полученные релаксационным кулонометрическим методом, могут быть получены в режиме «on-line» при воздействии зондирующего электрического

Таблица № Образец P_eff, см^-3 µ^Rel, см²/В·с R_PhR, kΩ r, MΩ Р_МДП, см^-3 1. 02-05-41 1.52·10¹⁶ 40,3 424,9 643 2,8-10¹² 2. 02-10-82 5·10¹⁶ 118 45,07 918 2,4-10¹² 3. 01-07-199 1,9·10¹⁶ 79 170 54,1 -

импульса, импульса ионизирующего излучения и наличия импульсных электромагнитных помех.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет достаточно просто и точно определить основные электрофизические параметры полупроводниковых наноразмерных гетероструктур при проведении радиационного эксперимента по воздействию импульсного ионизирующего излучения в реальном масштабе времени дозу и оценить динамику восстановления равновесных свойств гетероструктур.

Литература

1. Павлов Л.П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов. - М., 1987.

2. Zaininger К.Н., Heiman Е.Р. - The Techique as an Analitical Tool // Solid-State Technology, 1073 - vol.l3. - No.6. - p.47-55.

3. Sogoyan A.V., Nikiforov A.Y., Mordkovich V.N., Omelianovskaia N.M., Belyakov V.V. Response of SOI Double Gate Field Effects Resistor. // Proc. of the Fourth Workshop on Electronics for LHC Expetiments, Rome, 1998. - pp.480-483.

4. Nikiforov A.Y and Skorobogatov P.K. Dose Rate Laser Simulation Test Adequacy: Shadowing and High Intensity Effects Analysis // IEEE Nransactions on Nuclear Science, Dec. 1996. - vol.NS-43. No.6. - pp.3115-3121.

5. Айронс, Швее. Измерение импульсных сигналов наносекундной длительности / Приборы для научных исследований, 1978. - №4.

6. Белоусов Н.И., Гроднев И.И. Радиочастотные кабели. / - М.: Энергия, 1973. - 328 с.

Изобретение относится к области измерительной техники, к измерению электрофизических параметров (ЭФП) полупроводниковых транзисторных структур и может быть использовано для оценки качества технологического процесса при производстве твердотельных микросхем и приборов на основе МДП. Устройство для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД включает генератор прямоугольных импульсов напряжения положительной полярности, тестовый конденсатор МДП, токоограничивающий резистор нагрузки R_H и осциллографический регистратор формы импульса, соединенные последовательно конденсатор МДП и резистор нагрузки со стороны затвора конденсатора МДП одним концом подключены к резистору R_Н, согласующему волновое сопротивление измерительной линии, в месте присоединения R1 к сигнальному концу измерительной линии, а вторым концом, со стороны R_H, соединены с узлом соединения R1 с общей шиной нулевого потенциала измерительной линии, сигнальный конец которой с другой стороны соединен с входной цепью генератора прямоугольных импульсов, а к узлу соединения конденсатора МДП и резистора нагрузки R_H подключены входные цепи осциллографического регистратора. Технический результат изобретения - измерение таких ЭФП, среди которых: профиль распределения концентрации носителей заряда в буферных слоях структур КНД; их подвижности; величины стационарного встроенного заряда в структуре МДП; сопротивление утечки подзатворного диэлектрика при синхронизации воздействия на структуру МДП импульсного ионизирующего излучения (ИИИ) и прямоугольного импульса напряжения при длительности цикла измерения менее 1 мс в процессе или непосредственно после воздействия ИИИ. 5 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

1. Устройство для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД, включающее генератор прямоугольных импульсов напряжения положительной полярности, объект измерений в виде тестового конденсатора МДП/КНД (далее МДП), токоограничивающий резистор нагрузки R_H и осциллографический регистратор формы импульса, отличающееся тем, что, с целью выполнения измерений электрофизических параметров конденсатора МДП за один тестовый импульс, соединенные последовательно конденсатор МДП и резистор нагрузки R_H со стороны затвора конденсатора МДП одним концом подключены к резистору R1, согласующему волновое сопротивление измерительной линии, в месте присоединения R1 к сигнальному концу измерительной линии, а вторым концом последовательно соединенные конденсатор МДП и резистор нагрузки R_H соединены со стороны R_H с узлом соединения согласующего резистора R1 с общей шиной нулевого потенциала измерительной линии, сигнальный конец которой с другой стороны соединен с входной цепью генератора прямоугольных импульсов длительностью от 100 мкс до 10 мс, а к узлу соединения конденсатора МДП и резистора нагрузки R_H подключены входные цепи осциллографического регистратора.

2. Устройство для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности импульса тока в резисторе нагрузки R_H и соответствующего ему нестационарного электрического заряда Q_B в буферном слое, величина сопротивления резистора нагрузки равна 75 кОм.

3. Устройство для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД по п.1 или 2, отличающееся тем, что, с целью разнесения в пространстве исследуемого объекта и регистратора и реализации возможности выполнять измерения в непосредственной близости от регистратора, между выходом генератора прямоугольных импульсов и центральным проводником измерительной линии включен последовательно центральный проводник широкополосного импульсного коаксиального трансформатора тока с первичной одновитковой обмоткой, второй конец которого соединен через высокочастотный соединитель с согласованной по волновому сопротивлению измерительной линией в виде коаксиального кабеля, нагруженного на последовательно соединенные тестовый конденсатор МДП и токоограничивающий резистор нагрузки R_H, а входные цепи осциллографического регистратора формы сигналов соединены с выходными цепями вторичной обмотки импульсного коаксиального трансформатора тока.

4. Устройство для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД по п.3, отличающееся тем, что, с целью реализации помехозащищенности измерительной линии в условиях воздействия импульсных электромагнитных полей (ЭМП), сопровождающих генерацию импульсного ионизирующего излучения рентгеновской установкой, нагрузка измерительной линии в виде согласованного по волновому сопротивлению участка коаксиального кабеля и последовательно соединенных тестового конденсатора МДП и токоограничивающего резистора нагрузки R_H изолированно помещена в электромагнитный экран, соединенный электрически с дополнительной экранирующей оплеткой, изолированно размещенной поверх измерительной линии с дополнительной диэлектрической изоляцией между этой оплеткой и измерительной линией в виде коаксиального кабеля.

5. Устройство для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД по п.4, отличающееся тем, что, с целью сохранения нулевого потенциала при генерации ЭМП, дополнительная экранирующая оплетка соединена только в месте расположения регистратора одновременно с общей точкой генератора, осциллографического регистратора, экранирующей оплеткой измерительной линии в виде коаксиального кабеля и «глухой» нейтралью заземления.

6. Устройство для кулонометрического измерения электрофизических параметров наноструктур транзистора n-МОП в технологиях КМОП/КНД по п.4, отличающееся тем, что, с целью измерения прямого эффекта от воздействия импульсного ионизирующего излучения взамен использования его имитации с использованием импульсного лазерного источника, электромагнитный экран с тестовым конденсатором МДП помещен в зону воздействия импульсного ионизирующего излучения.