Устройство для измерения распределения диэлектрической проницаемости в полупроводниковых материалах Советский патент 1989 года по МПК H01L21/66 

Изоб15етение ог}(осится к измерительной СВЧ-технике, а именно к устройствам ДГ1Я измерения распределения диэлектрической пр пгицаемости в полупроводниковых м;г ериалах.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности.

На чертеже изображена схема устройства.

3l (9

Усгро11стпо содер)жит генератор 1, реnicTpnpyioiiiiii i прибор 2, линию 3 пе- редлчи, оптическую линик 4 зпдерл ки и пи1«)секу1гдиы11 ji;i;iep 5. сисрлтор 1 иоп1и 1пчеп к одному концу 1П1няи 3 передачи, другой конец KOToiJoii нол,клн)чец к 1)егистрирунлцему ирибору 2, исс- 1С дуем1ЛЙ образец 6 ио- мещен между элемешами линии 3 нере- дачи, пикосекуидный juisep 5 оптически слзязан с генератором 1 и через оптическую линию А задержки с исследуе- r-«jiM образцом 6,

В конкретно И(:ис)лнен1Н1 устройст- ва иснользовалась ;ишия 3 иередачи, изготовлеиная н виде несимметричной NDiKponojiocKoiioii линии 1ы iioiHiK ope ( 9,6) с волновым c:oijpij-i ивлением Z 50 Ом, генератор, В)слючя о|ций в себя быстрод ейс1 iiyioiipiii псчигтор, вы- Г1ол1 енный из 1пГ:Ь .чр 10 Ом, см) размерами 200450100 мкм , включе1И ЫЙ в разрез верхней полости лииии 3 передачи на расстоянии L 0,7 мм от ее конца, и источник питания ТКС-9, нодключеин1Л11 к свободному концу этой линии, В качестве иикосекундного лазера 5 был использован ОКГ на основе АЯГ: ,06 мкм) с пассивной

синхронизацией мод иа красителе 3724 и системой выделения моноимпульса, генерировавший и Jпyльc}J длительностью 27 С и энергией 200 мкДж, Регистрирующим прибором 2 служил стро- босконический преобразователь напряженил ВС1-280, оптическая линия 4 задержки представляла собой систему зеркал, диаметр зондирующего светового луча составлял 30 мкм на по- верхиости образца.

Устройство работает следующим образом.

Световой импульс, г еиерируем1:.1Й ли- кссекундным лазером 5, делится иа

две примерно равные част, одна из которых поступает па генератор 1, а вторая, выполняющая функцию зонда, задержанная п линии 4, на образец 6. Генератор 1 запускается под воз- действием света и создает электрический импульс длительностью 15 не, который через чинию 3 передачи поступает на образец 6, Зондирующий световой луч, поступающий на образец 6, создает неравновесные носители заряда и вызывает повышение проводимости в освещенной области образца. При фиксиронанном положении зо11диру яде Ч)

светового луча, меняя ;уИ1ну оптической линии 4 задо), ре Г истрирующим 11 1и5ор()М 2 измеряется зависимость величины э.це ктр() ского импульса, нроходяи1его чсроз образец, от времени задержки зондирующего импульса U(t). Эта зависимость иг-1еет форму ступеньки, момент скачка сигнала в которой соответствует задержки, при которой и электрический и оптический импульсы проходят одновременно иа место зондирования. При перемещении зондирующего пятна на расстояние их ступенька зависимости U(t) перемещается на промежуток времени At. Измерив значения Дх и ut, определяется скорость прохода элек- трическо1-о нмму1 ьса в этом интервале образца - (h, по кот(трой опре- дел гстся эффек тивная диэлектрическая проницаемость з|р,( c&t/лх) , где с - скорость электромагнитной волны в вакууме. Перемещая луч через равные про -1ежутки Дх и измеряя зависимость V(t), после каждого сдвига определяется зависимость bt(x), по которой вычисляется распределение диэлектрической проницаемости вдоль образца,

В предложенном устройстве измеряется скорость распространения электрического и ;nyльca, а разрешающую способность определяет геометрическая длина электрического импульса в образце.

В предложенном устройстве необходимо измерять на абсолютную величину ступеньки, наблюдаемой в зависимости U(t), а лишь определять ее перемещение при сдвиге луча. Поэтому искажения электрического сигнала, вызван-- ные потерями в исследуемом образце, в предложенном устройстве не столь существенны, как в случае прототипа Последнее обстоятельство позволяет измерять распределение диэлектрической проницаемости в образцах, отличающихся значительно большей проводимостью, чем в прототипе.

Формула изобретения

Устройство для измерения распределения диэлектрической проницаемости в полупроводниковых материалах, содержащее генератор, регистрирую1дий прибор, линию передачи, между элементами которой помещен исследуег 1й

образец, подкпючс нную концом к генератору, о г л и ч а ю m е е с я тем, что, с це:гью 11О1 ышен1гн разрешающей способности, в него ниедецы оптическая линия задержки и ишсосекуцд- дазер, причем генератор огпмчески

снячлн поел едон ате.;1ьио соеди- пе)Л1ые пикосекундшлй лазер и оптическую липпю задержки с иссл едуе1 1м образцом, а регистрирующий прибор под- ключел к другому концу линии передачи ,

Изобретение относится к измерительной СВЧ-технике, а именно к устройствам для измерения распределения диэлектрической проницаемости в полупроводниковых материалах. Изобретение позволяет повысить разрешающую способность измерений. Устройство содержит генератор 1, подключенный к одному концу линии передачи 3, регистрирующий прибор 2, подключенны к второму концу линии передачи 3, пикосекундный лазер 5, оптически связанный с генератором 1, оптическую линию задержки 4, зондирующий световой луч, поступающий от пикосекундного лазера 5 через оптическую линию задержки 4 к исследуемому образцу 6, помещенному между проводниками линии передачи 3. Значение диэлектрической проницаемости в любой области образца 6 определяется по скорости распространения пикосекундного электрического импульса в этой области V по формуле ε=(с/V)², где с - скорость электромагнитной волны в вакууме. Для определения зондирующим световым лучом освещается исследуемая область образца 6 и на этом месте закорачивается линия передачи 4. Изменяя время задержки ΔТ оптического импульса относительно электрического, регистрирующим прибором 2 измеряют зависимость электрического сигнала, прошедшего через образец 6, -U_пр от ΔТ, по которой определяется момент прохождения электрического сигнала через освещенную область T₁. После этого зондирующий световой луч перемещается на небольшой промежуток ΔХ и таким же образом определяется другой момент - T₂. Значение V в этой области равно V=ΔХ/(T₂ - T₁). Разрешающая способность устройства определяется геометрической длиной электрического импульса в образце. 1 ил.