Устройство для определения закона распределения примесей и измерений квазиконтактного потенциала р-п перехода Советский патент 1974 года по МПК H01L21/66 

1

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано на предприятиях электронной и радиотехнической промышленности, занимающихся разработкой и изготовлением различных полупроводниковых приборов с р-п-иереходами, а также может быть использовано в научно-исследовательской практике.

Как известно, основными характеристиками любого р-гг-перехода, которые определяют его свойства, являются закол распределения примесей и величина квазиконтактного потенциала.

Эти характеристики можно определить из зависимости емкости р-/г-перехода (С) от напряжения (U, которая имеет вид;

с-; А (U,- V,

где Y - показатель степени;

fy к- квазиконтактный потенциал.

Показатель степени у определяется законом распределения примеси вблизи р-п-перехода, а квазиконтактный потенциал U определяется материалом полупроводника, уровнем легирования и типом примеси.

Известно устройство, . которое измеряет емкость р-п-перехода в зависимости от нанряжения смещения, производит соответствующий пересчет и строит график зависимости

C - f(U) на экране осциллографа (авт. св. АО 155565).

Недостатком известного устройства является то, что с его помощью квазиконтактньп потенциал и закон распределения примесей могут быть установлены только у р-п-переходов со ступенчатым распределением иримеси.

С целью расширения диапазона измеряемых значений показателя степени в зависимости

C-v Л (t/,- U),

выход усилителя высокой частоты соединен с входом детектора, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого генератора экспонепциального напряжения, а

выход-с Z-входом осциллографа и первыл входом ключа, второй вход которого соединен с выходом второго генератора экспоненциального напряжения, а выход-с переключающим реле; входы обоих генераторов экспоиенциального напряжения соединены с синхронизатором.

Функциональная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство включает клеммы 1 для подключения исследуемого р-п-перехода, низкочастотный генератор напряжения 2, высокочастотный генератор тока 3, входной каскад с малой входной емкостью 4, усилитель высокой частоты 5, детектор 6, сравнивающее устройство 7, первый генератор экспоненциально падающего нанряжения 8, блок синхронизации 9, второй генератор экспоненциально падающего нанряжения 10, унравляемый ключ И, переключающее реле 12 и осциллограф 13.

Устройст;во работает следующим образом.

Блок синхронизации (СИНХР) периодически с частотой Гц запускает оба генератора экспоненциального напряжения ГЭН-1 и ГЭН-2. Зависимость напряжения (У) на выходе ГЭН-1 имеет вид:

Ui f/oi exp I -

где TI - постоянная времени спадания .напряжения, которая дискретно (или непрерывно) может быть изменена оператором, но выбирается такой,

чтобы Т)

Зависимость «атфяжения (Lg) на выходе ГЭН-2 имеет вид:

U2 f/02 expfL ,

Тз/

где Т2

по стоанная времени спадания напряжения, которая дискретно (или непрерывно) может быть изменена оператором, но выбирается такой,

чтобы TI -

С выхода высокочастотного усилителя (УВЧ) поступает переменное напряжение постоянной (или медленно изменяющейся за нериод синхроимиульсов) амплитуды, которое пропорционально , тогда на входе сравнивающего устройства будет постоянное (при медленно изменяющейся) напряжение U...- С-.

В момент времени f, когда окажется, что 1 . сравнивающее устройство выработает строб-импульс. Этот момент времени (ti) определяется из соотношения:

и:,, UQ: ехр

U

/1 - TI InIjoi

В этот момент времени на выходе второго генератора экспоненциального напряжения будет напряжение:

02 ехр /- А /о2 ехр f Т2 /V Т2 (/01 J

и,

Ti/T2

f/,

и.

и если обозначить отношение постоянных врет т -iSг

МеНИ - , то видно, что L2 7 (j

01

Т. е. па выходе управляемого ключа, который

управляется строб-импульсами сравнивающего устройства в момент времени ь будет напряжение . Итак, такая совокупность блоков позволяет проводить математическую операцию возведения в степень б, причем показатель степени задается отношением постоянных времени Т1/Т2 и может быть любым положительным числом.

Для определения закона распределения примесей нужно, изменяя 6 Т1/Т2, добиться

того, чтобы через точки на экране осциллографа можно было провести прямую линию. Это будет достигнуто, как только Т1/Т2 будет подобрано равным у. Таким образом, величина Y определяется как отношение Т1/Т2,

нри котором на экране осциллографа яркости точки ложатся на прямую линию.

Квазиконтактный потенциал f/v определяется экстраполяцией нрямой линии, на которую ложатся яркостные точки, к нулю величин , т. е. к нулевым отклонениям луча по вертикальной оси.

Предмет изобретения

Устройство для определения закона распределения примесей и измерения к вазиконтактного потенциала р-п-перехода по авт. св. 155565, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, выход усилителя высокой частоты соединен со входом детектора, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого генератора экспоненциального на.пряжения, а выход-с Z-входом осциллографа и первым вхоом ключа, второй вход которого соединен с выходом второго генератора экспоненциального нанряжения, а выход-с переключающим реле, входы обоих генераторов экспоненциального напряжения соединены с синхронизатором.