Устройство для измерения диэлектрической проницаемости полупроводниковых и диэлектрических слоев Советский патент 1986 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может использовать ся в промьшленных и исследовательских организациях, где возникает необходимость определения локальных электрических параметров слоистых неметаллических структур, преимущественно в микроэлектронике, химической промышленности и при проведении научных исследований.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет улучшения локализации измерений и : повышения чувствительности.

На чертеже представлена блок-cxei на устройства. .

Устройство содержит измерительные электроды 1 ,. усилительно-индикаторный блок 2, блок 3 измерения расстояния между измерительными электродами 1 и блок 4 формирования локального заряда на поверхности исследуемого слоя 5. Усилительно-индикаторный блок 2 содерж11т последовательно соединенные сумматор 6, усилитель 7 и индикатор 8, инверт1фую1ций и неин- вертиругощий ВХОДЫ сумматора подклю- че1Ш1 к измерительным электродам 1, расположенным соответственно по обе стороны от исследуемого слоя, а выход соединен с входом усилителя 7. Блок 3 измерения расстояния соединен механически с измерительными электродами 1. Блак 4 формирования заряда состоит из коронирующего элек трода 9 и контрэлектрода 10, распо- ложенньпс по разные стороны слоя 5, а также источника 11 высокого напряжения, выход которого соединен с коронирующим электродом 9 Источник высокого напряжения и контрэлектрод 10 заземлены.

Устройство работает следующим образом.

Посредством источника 11 высокого напряжения электрода 9 и контрэлектрода 10 на поверхность исследуемого слоя 5, обращенную к-электроду 9, наносится локализованный на некоторой площадке S заряд. Участок слоя 5 с зарядом помещается в зазор между измерительными электродами 1,

Вследствие электростатической индукции на электродах 1 возникают заряды, зависящие при фиксированной толщине слоя 5 и известном положении поверхности от диэлектрической проницаемости заряженного участка.

Действительно, при произвольном расположении слоя 5 относительно электродов 1 и наличии участка S с зарядом (s)ds на верхнем и ниж- нем индикаторных электродах 1 индуцированы заряды

10

(s) ч-е (s)ds

(8) fн(S)dS

(1)

где 4(8), Ч цСЗ) - относительные распределения потенциалов на S соответственно при 4 g 1, и

ь 0 в отсутствии заряда q,

Если линейные размеры электродов 1 больше расстояния между ними, так что можно воспользоваться приближением плоскопараллельного поля, потенциалы составляют () (ЬИМ

.(S)

(2)

fh,

Л (0 - ilj

25 - Н,+ ()

где Н - толщина слоя;

h и h - расстояния от заряженной пове рхности соответственно до верх- 30 него и нижнего электродов 1;

- относительная диэлектрическая проницаемость слоя в области S, Из выражений (1) и (2) получаем

Но+ g(h,-Ho) (,„ч,„,

V TThT+i T S

../(v.h,).

причем .j«q3 (S)dS,

При некоторых h и h,, которые .изменяются блоком 3 до тех пор, по- 45 ка заряды q и q на станут одинаковыми, напряжение на выходе сумматора 6 и усилителя 7, измеренное индикатором 8, равно нулю, В этом случае на основании выражения (3) име- 50 ем

или

h,H,.

(4)

55

е

,

Если незаряженная поверхность слоя располагается со стороны нижне3 1

го электрода, то диэлектрическая проницаемость локальной области слоя определяется по формуле

с На

(5.)

Формула

изо

р е т е н и я

1. Устройство ДЛЯ измерения диэлектрической проницаемости полупроводниковых и диэлектрических слоев, содержащее измерительные электроды, подключенные к входу, усилительно-индикаторного блока, образованного последовательно соединенными .усилителем и индикатором, и возбуждающие электроды, подключенные к источнику напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет улучшения локализации, в него введены блок измерения расстояния между измериРедактор Н.Швыдкая

Составитель В.Стукан Техред В.Кадар

Заказ 4119/44 Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР jпо делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

477814 .

тельными электродами и блок формиро- вания локального заряда, причем вход, блока измерения расстояния механически соединен с измерительными электро- 5 дами, а усилительно-индикаторный блок дополнен сумматором, к инвертируемому и неинвертируемому входам которого подключены измерительные электроды, находящиеся по разньте стороны от to слоя, а выход соединен с входом уси- лителя.

2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок формирования локального заряда содержит коронирукяций электрод-, источник высокого напряжения и заземленный контрэлектрод, причем выход источника высокого напряжения соединен с коронируницим электродом, а коронирующий электрод и контрэлектрод расположены по обе стороны от исследуемо- i го слоя.

Корректор Е. Сирохман