Устройство для формирования фотоответного изображения исследуемых полупроводниковых структур Советский патент 1984 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использова для контроля и диагностики полупро водниковых структур.

Известно устройство для формирования фотоответного изображения исследуемых полупроводниковых структур, содержащее источник излучения, оптически связанный с зеркальными дефлекторами, синхрогенератор, два выхода которого подключены соответственно к управляющим входам телевизионной трубки изеркальных дефлекторов С1 .

Недостатком устройства является необходимость работы на повышенной строчной частоте, так как для получения фотоответного изображения с высоким разрешением необходимо использование видеоусилителя с расширенной полосой усиливаемых частот, что в конечном итоге приводит к снижению чувствительности устройства.

Кроме того, при высокой строчной частоте затрудняется исследование низкочастотных полупроводниковых

структур,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для формирования фотоответного изображения исследуемых полупроводниковых структур, содержащее оптически связанные источник излучения, первый сканирующий блок с зеркалом и второй сканирующий блок с зеркалом, при этом второй сканирующий блок с зеркалом оптически связан через юкусирующую систему с оптическим входом исследуемой полупроводниковой структуры электрический выход которой через видеоусилитель подключен к сигнальному входу видеоконтрольного блока 2.

Целью изобретения является уменьшение искажений -изображения.

Цель достигается тем, что в устройство для формирования фотоответного изображения исследуемых полупроводниковых структур, содержащее оптически связанные источник излучения, первый сканирующий блок с зеркалом и второй сканирующий блок с зеркалом, при этом второй сканирующий блок с зеркалом оптически связан через фокусирующую систему с оптическим входом исследуемой полпроводниковой структуры, электрический выход которой через видеоусилитель подключен к сигнальному вход видеоконтрольного блока, введены источник опорного напряжения, генератор тактовьк импульсов, три идентичных цифровых генератора развертки, цифровой таймер, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к первым входам первого, .второго цифровых генераторов развертки и цифрового таймера,- второй вход которого подклочен к первому выходу первого цифрового генератора развертки, а выход - к второму входу второго цифрового генератора развертки, первый выход которого соединен с первым входом третьего цифрового генератора развертки, при этом выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом первого, с третьим входом второго и вторым входрм третьего цифровых генераторов развертки, а второй выход первого, второй выход второго и выход третьего цифровых генераторов развертки сое инены соответственно с первьм сканирующим блоком с зеркалом, с входом X видеоконтролного блока и с входом У видеоконтрольного блокэ, с которьм также соедине второй сканирующий блок с зеркалом.

I .

При этом каждый цифровой генератор развертки содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) , при этом в первом цифровом генераторе развертки его первьй и вторым входами являются соответственно счетный вход двоичного счетчика и, управляющий вход ЦАП, а первым и вторьм выходами - соответственно выход импульса переноса двоичного счетчика и выход ЦАП, во втором цифровом генераторе развертки его первым, вторым и третьим входами являются соответственно счетный вход двоичного счетчика, вх установки в ноль двоичного счетчика и управляющий вход ЦАП, а первьи и вторым выходами - соответственно выход импульса переноса двоичного счетчика и выход ЦАП, в третьем цифровом генераторе развертки его первым и вторьм выходами являются соответственно счетный вход двоичного счетчика и управляющий вход ЦАП, а выходом - выход.,ЦАП.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для формирования фотоответного изображения исследуемых полупроводниковых структур.

Устройство содержит источник 1 излучения, первый сканирующий блок 2 с зеркалом, второй сканирующий блок 3 с зеркалсм, предназначенные для развертки луча по направлениям X и У соответственно, фокусирующую систему 4, исследуемую полупроводниковую структуру 5, видеоусилитель 6, видеоконтрольный блок 7, генератор 8 тактовых импульсов (ГТИ цифровой таймер 9, источник 10 опорного напряжения, первый цифровой генератор 11 развертки, состоящий из двоичного счетчика 12 и 13, второй цифровой генератор 14 разверки, состоящий из двоичного счетчика 15 и ЦАП 16, третий цифровой генератор 17 разве-ртки, состоящий из двоичного счетчика 18 н ЦАП 19.

Устройство работает следующим образом.

Световой луч от источника 1 излучения, проходя через первый сканирующий блок 2 и второй сканирующий блок 3, с помощью фокусирующей системы 4 фокусируется на поверхности- исследуемой полупроводниковой структуры 5. Электрические пилообразные сигналы развертки, поступающие на первый и второй сканируюп91е,блоки 2 и 3 от первого и третьего цифровых генераторов 11 и iV, вынуждают их колебаться во взГО1НО перпендикулярных направлениях, образуя тем самым на поверхности исследуемой полупроводниковой структуры 5 световой растр.На экране видеоконтрольного блока 7 аналогичными сигналами развертки создается телевизионный растр. Фазоответное изображение на экране видеоконтрольного блока 7 формируется путем модуляции яркости телевизионного растра фотрответным сигналом исследуемой полупроводниковой структуры 5, усиленным с помощью видеоусилителя 6.

Неискаженное фотоответное изображение исследуемой полупроводниковой структуры 5 может быть получено только при условии полного совпадения фозрмы одноименных сигналов развертки обоих растров и синхронности передвижения светового и телевизионного лучей.

Для этого ГТИ 8 .вырабатывает импульсы прямоугольной формы, поступающие на счетные входы первого и второго двоичных счетчиков 12 и 15, а также на первый (счетный) вход цифрового таймера 9. Первый и второй двоичные счетчики 12 и 15 постоянно находятся в режиме счета импульсов и при этом на выходах соответствующих ЦАП 13 и 16 генерируются аналоговые fсигналы развертки пилообразной формы, в то время как цифровой таймер 9 работает в счетном режиме только в интервале времени от начала синхроимпульса первого цифрового генератора 11 развертки, поступающего на второй (запускающий) вход цифрового таймера 9, до появления на его выходе короткого выходного импульса (длительность выходного импульса цифрового таймера 9 меньше периода повторения импульсов ГТИ 8). Интервал времени, в течение которого цифровой таймер 9 работает в счетном режиме, определяется следующим выражением

Т N i О «

30

t интервал времени, в течение которого цифровой таймер 9 работает в счетном режиме (время задержки срабатывания цифрового таймера 9); т период повторения импульсов ГТИ 8;

уставка цифрового тайN мера 9, т.е. необходимое

0 для его срабатывания (появления выходного импульса) количество тактовых импульсов, поступивших на счетный вход после запуска.

5 Все остальное время цифровой таймер 9 находится в ждущем режиме. Для определенности рассмотрим работу Х-канала.блока развертки с момента переполнения двоичного счет0чика 12. На выходе импульса переноса двоичного счетчика 12 появляется импульс переноса, запускаиощий цифровой таймер 9 (переводящий его из ждущего режима в режим счета). Двоич5нвй счетчик 12 после переполнения обнуляется и следующие импульсы цифровой таймер 9 начинает считать одновременно с двоичным счетчиком 12. Через время задержки t , определяе мое уставкой N цифрового таймера 9, на выходе его поянляется импульс, о нуляющий двоичный счетчик 15. Начиная с этого момента на выходах пе вого и второго цифровых генераторов развертки 11 и 14 (выходы цифроаналогового преобразователей 13 и 16) генерируются пилообразные сигналы ра вертки с одинаковым периодом повторения (поскольку разрядность двоичных счетчиков 12 и 15 одинакова), но сдвинутые друг относительно друга по фазе, определяемой временем задержки срабатывания i цифрового таймера 9. Оба пилообразных сигнала идентичны по форме (равны их амплитудам, длительности прямого хода и т.д), поскольку оба ЦАП 13 и 16 идентичны и питаются от одного источника 10 опорного напряжения. Изменением уставки N цифрового таймера 9 можно регулировать разность фаз между электрическими сигналами Х-развертки первого сканирую щего блока 2 и Х-развертки видеоконтрольного блока 7 в интервале от О до 2h (при изменении N от О до , где гл - разрядность двоичных счетчиков 12 и 15). Следовательно, можно полностью компенсировать разность фаз светового и телевизионног растров на любой частбте сканирования. Поскольку частота развертки и фазовый сдвиг между сигналами развертки определяется толыа частотой ГТИ 8, обеспечение стабильности которой легко осуществимо (например, использованием кварцевого генератора прямоугольных импульсов), то, как частота развертки, так и компенсирующий фазовый сдвиг в предлагаемом устройстве имеют высокую стабильность. Идентичность форм обоих электрических СН.ГНШ1ОВ развертки обеспечивает отсутствие нелинейных искажений фотоответного изображения, а его фазовые искажения устраняют установкой требуёмрго фазового сдвига между этими электрическими сигналами Х-развертки. Благодаря использованию общего для всех цифровых генераторов 11, 14 и 17 развертки источника 10 опорного напряжения, амплитуды всех трех пилообразных сигналов развертки равны между собой, и коэффициент линейного увеличения устройства остается постоянным и не зависит от абсолютной величины амплитуды, а следовательно, и от абсолютной веичины выходного напряжения источника 10 опорного напряжения. Таким образом, предложенное устройство обеспечивает, получение неискаженного и стабильного фазоответного изображения,. что позволит более эффективно использовать его для исследования полупроводниковых структур.

z ж у

S

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТООТВЕТНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ИССЛЕДУЕМЬК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР, содержащее оптически связанные источник излучения, первый сканирую-1ЦИЙ блок с зеркалом и второй сканиРУЮИ1ИЙ блок с зеркалом, при этом второй сканирующий блок с зеркалом оптически связан через (})окусирующл1о систему с оптическим входом исследуемой полупроводниковой структуры, электрический выход которой через видеоусилитель подключен к сигнальному входу видеоконтрольного блока, отличающееся тем, что, с целью -кеньшения искажений изображений, в него введены источник опорного напряжения, генератор тактовых импульсов, три цифровых генератора развертки, цифровой таймер, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к первым входам первого, второго цифровых генераторов развертки и цифрового таймера, второй вход которого подключен к первому выходу первого цифрового генератора развертки, а выход- к второму входу второго цифрового генератора развертки, первый выход которого соединен с первым входом третьего цифрового генератора развертки, при этом выход источника опорного напряжения соединен с. вторым лходом первого, с третьим входом второго и вторьг( входом третьего цифровых генераторов развертки, а второй выход первого, второй выход второго и выход третьего цифровых генераторов развертки соединены соответственно с первым сканирующим, блокомС зеркалом, с входом X видеокоитрольного блока и с входом У 1П1деоконтрольного блока, с которым также соединен второй сканирующий блок с зеркалом. - 2. Ус.тройство по п. 1, отличающееся, тем, что каждый цифровой генератор развертки содер(Л жит последовательно, соединенные двоичный счетчик и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), при этом в первом цифровом генераторе развертки его первым и вторым входами являются соответственно счетный вход двоичного счетчика и управляющий вход ЦАП, а первым и вторым выходами - соответственно выход импульса переноса со ;о :л :л двоичного счетчика и выход ЦАП, во втором цифровом генераторе рлзвертки его первым, вторым и третьим входами являются соответственно счетный вход двоичного счетчика, вход установки в ноль двоичного счетчика и управляющий вход ЦАП, а первым и вторым выходами - соответственно выход импульса переноса двоичного счетчика и выход ЦАП, в третьем цифровом генераторе развертки его первым и вторьм входами являются соответственно счетный вход двоичного счетчика и управляющий вход ЦАП, а выходом - выход ЦАП.

fr i «

-1L

u

r

IS

-№

Ij