Устройство для измерения гистерезисных характеристик мдп-структур Советский патент 1979 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

I

Изобрегение огносигся к попупроводниковой эпекгромике и может быть испопьаовано для контроля качества и измерения параметров МДП-струкгур.

В настоящее время для контроля МДП (мегалл-диэлекгрик-полупроводник) применяются измерители C-V (емкоегь-напряжение) карактерисгик.

Известен авгомагический карактериограф С-V характеристик,состоящий из генератора и усилителя синусоидального иамеригельного сигнала частотой 1 Мгц iJ. Для измерения емкости использо-- ван метод R С делителя, то есть измерения, гока, протекающего через резистор. Автоматическая синхронизация, развергка и просмотр С-Ухарактеристик обеспечиваются использованием генератора пилообразного напряжения самого осциллографа в качестве генератора развертки, а X и У каналов осциллографа - для регистрацВЕ сигналов С, соответственно.

С помощью известного устройства можно производить контроль харакгеристик только с экрана осциллографа,, что ограничивает возможности применения устройства и снижает точность измерений.

Известно также устройство для контроля характерных МДП структур, содержащее генератор гесгового сигнала, усилитель, генератор пилообразного напряжения, синхронизатор, пороговые устройства и индикатор разности напряжения Г21.

При циклическом изменрнии напряжения смещения С-V характеристики, полученные на переднем и обратном ходе раэвертки, не совпадают. Этот гистерезис С-V характеристик является одним из важнейших параметров, подлежащих измерению, и данное устройство позволяет контролировать этот параметр с ограниченной точностью.

1ель предлагаемого изобретения - повышение точности измерений.

Для этого в устройство введена схема вычитания, соединенная с синхронизатором и емкостнц1ми накопителями, которые соединены через кпючи с генератором пилообразного напряжения, а управлякнцие входы ключей соединены с выходом аорогового усгройсгэа.

На фиг. 1. дана блок-схема предлагаемого усгройсгва; на фиг, 2 - график, изображающий импульс на пряже ния смешения во времени; на фиг. 3 - график, изображающий C-V харакгервсгики.

Предлагаемое устройство состоит из генератора 1 тесгового сигнала и усилителя 2 изме| игеяьного сигнала, предназначенных для H«kjepeHHfl емкости МДПструктур, методом намерения тока, протекаайшего через резистор. 3 генератора 4 пилообразного напряжения} предназначенного для подачи напряжения смешения на ьссяедуемую структуру, порогового устройства 6, вход которого под{шючен к выходу усилителя 2 измерительного снг нала, предназначенного для управления электронными аналоговыми ключами 7 и 3, схемы 9 вычитания предназначенной для автоматического вычитания и цифровой регистрации результата измерений и автоматического синхронизатора; 1р, предназначенного для синхронизации работы всего устройства. Ко входам схемы 8 вычитания подклк)чены емкости 11, 12 предназначенные для расширения импульсов, подаваемых на шх ключами 7 в 8, сигнальные входы которых подключены к генератору 4 пилообразного напряжения, а управляющие вхрдь{ к порся аому устройству 6.

При подаче сцгнаяа от генератора 1 на испытываемую МДП-стинктуру 5, через нее протекает ток и на токосьемном резисторе 3. выделяется напряжение, пропорциовашэное емкости. Это вапряженне усиливается и детектируется усилителем 2 измерительного сигнала, а затем попадает на вход порогового устройства 6.

По команде автоматического синхрос низатора Ю запускается генератор 4 пилообразного напряжения, формирует передний фронт 18 развертки (фиг. 2). Сигнал на входе порогового устройства 6 иетленяется в соответствии с С-V характеристикой 14 фвг. 3). Одновременно автоматический синхронизатор 10 через пороговое устройство в подготавливает работу электронного аналогового ключа 7, который исходно ра.зомкнут. В момент времени, когда напряжение на входе порогового устройсгеа 6 становится равным предварительно установленному напряжению VOQ , срабатывает noporoEJoe устройсгБо и подает управляющий импульс на ключ 7. Ключ замыкается и напряжение смешения V , (см. фиг. 2, фиг. 3) подключаегся к прямому входу схемы вычитания на время, достаточное для заряда конденсатора 11. После отключения ключа 7 конденсатор 11 сохраняет напряжение V2 время, необходимое для завершения цикла изме рений.

Аналогично, когда автоматический синхронизатор 10 подает команду на формирование аадвегОфронта 14 развергки и через пороговое устройство

подготавливает работу ключа В, конденсатор 18, подключенный к инвертирующему входу схемы 9 вычитания, заряжается до натфяжения V2 соответствующего тому же значению V по С-V харш теристине 15.

Между входами схемы вычитания образуется напряжение AV , равное гистерезису C-V характеристик: на уровне емкости Qon Этот уровень задается величиной опорного напряжения

В последней стадии цикла измерения автоматический синхронизатор включает цифровой вольтметр-схемы 9 вычитания,: который в цифровой форме регистрирует , дV а позволяет произвести отсчет, либо использовать цифровые данные для даль- нейшей обработки информации.

Для того, чтобы с помощью предлагаемого устройства просмотреть саму C-V характеристику, достаточно подкпюч ить к выходу генератора 4 пилообразного напряжения и выходу усилителя 2 измерительного сигнала X и У каналы осциллографа.

Формула изобретения

Устройство для измерения характеристик гистерезисных МДП-структур, содержащее генератор тестового сигнала, усилитель, генератор пилообразного напряжения, синхронизатор, пороговые устройства и индикатор разности напряжений, отличающееся тем, что, с целью повьяпения точности измерений, в устройство введена схема вычитания, соединенная с синхронизатором и емкостными накопителями, которые соединены через ключи с генератором пипообразного напряжения, а управляющие вкоды ключей соединены с выходом порогового усгройсгва.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-1. Auiomaiic Disp oi-if о{ nie Capacitance versus Beiaa dieroctemiics Ueview v.27,f966,P34i-359 2. Авторское свидетельство СССР

№ 24O0853, кп. Q Ol R 31/26, Ol.04.69.

on