Способ определения времени релаксации эффекта поля Советский патент 1981 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

Изобретение относится к измерению и контролю электрофизических парамет ров полупроводников и может быть, использовано при производстве полупроводниковых материалов и контроле качества полупроводниковых приборов. Известны способы определения времени релаксации, основанные на непос редственном графическом наблюдении релаксационной кривой 1 С.З Недостатком таких способов являет ся то, что они связаны с погрешностями визуального наблюдения формя кривой. Наиболее близким техническим ре шемием к предлагаемому является способ, включающий подачу на полевой электродпрямоуголькых импульсов моду лирующего напряжения,приложение к об разцу постоянного тянущего поля, измерение величины U квазиравновесног значения напряжения, снимаемого с об разца, и предварительное определение параметра по осциллограмме этого иапряжеиия 31. Недостатком этого способа является невысокая точность измерения,обус ловленная необходимостью обработки осциллограммы сигнала, снимаемого с образца.,Цель изобретения - повьииение точЧ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения времени релаксации эффекта поля, включающем подачу на нолевой электрод прямоугольных импульсов модулирующего напряжения, приложение к образцу постоянного тянущего поля, измерение величины UQ квазиравновесного значения напряжения, снимаемого с образца,и предварительное определение параметра по осциллограмме этого напряжения, подают на полевой электрод модулирующие напряжения синусоидгшьной форьш поочередно двух частот w и / , одна из которых на порядок ииже, а другая на порядок Bbmie величины, обратной предварительно измеренисмлу времени релаксации, измеряют ги«1литуды Ц и сигнсшов на образце на указанных частотах и уточняют, значение контролируемого параметра С по формуле - K,-vi На фиг. 1 представлен схема для измерения времени pej/аксации эффекта

поля; на фиг. 2 - осцилограмма напряжения.

Схема состоит из образца 1, на полевой электрод которого подают модулирующее напряжение либо в виде прямоугольных импульсов от генератора 2 либо в виде синусоидального напряжения от генератора 3. От источника напряжения Е прикладывают к образцу 1 постоянное тянущее поле. Резисторы и конденсаторы образуют мостовую схему, в которую включают исследуемый |образец 1. Сигнал, снимаемый с образца 1, после прохождения фазовращателя 4, усиливается дифференциальным усилителем 5 и регистрируется осциллографом 6 и вольтметром 7.

На фиг. 2 изображена осциллограмма напряжения, снимаемого с образца при подаче на полевой электрод прямоугольного импульса модулирующего напряжения, по которой предварительно определяют время релаксации эффекта поля (на участке спада кривой) и измеряют величину UQ квазиравновесного значения напряжения.

После предварительного определения параметра по осциллограмме напряжения, снимаемого с образца, на полевой электрод подают модулирующее напряжение синусоидальной формы, частота которого на порядок ниже величины, обратной предварительно измеренному времени релаксации, и измеряют амплитуду и синусоидального сигнала на образце с помощью вольтметра Затем устанавливают частоту модулирующего напряжения ми. на порядок выше величины, обратной предварительно измеренному времени-релаксации, и снов измеряют амплитуду и,т,,синусоидального сигнала на образце. Очередность подачи на полевой электрод модулирующих напряжений частотой NW и произвольна. Амплитуды модулирующих напряжений синусоидальной и прямоугольной формы выбирают достаточно малыми, чтобы сопротивление исследуемого образца менялось линейно от модулирующего напряжения. При соблюдении этого условия кривая релаксации напряжения h(t), снимаемого с образца после подачи на полевой электрод модулирукидего напряжения прямоугольной форкм, имеет ви;

Му)ехр()и,,;

откудф предварительно определяют время релаксации эффекта поля .

Используя интеграл Дюамеля для анализа этого выражения в случае модулирующего напряжения синусоидальной формы, можно получить частотную

зависимость амплитуды U, синусоидального сигнала эффекта поля в виде:

(v.

uUvvto

41° inwtf

Решая это уравнение в приближении высоких и низких частот, т.е. когда ,. и w,,: 1, получаем выражение

, i

il,

.- o

jy.

no которому определяется уточненное значение времени релаксации эффекта поля.

По сравнению с известньоми способами предложенный способ позволяет повысить точность измерения параметра примерно в два раза.

Формула изобретения

Способ определения времени релаксации эффекта поля, включающий подачу на полевой электрод прямоугольных импульсов модулирующего напряжения, приложение к образцу постоянного тянущего поля, измерение величины (i квазиравновесного значения напряжения, снимаемого с образца, и предварительное определение параметра по осциллограмме этого напряжения,

отл и. чающийся тем, что,

с целью повышения точности измерения, подают на полевой электрод модулирующие напряжения синусоидальной формы поочередно двух частот v и w,j ,одна

из которых на порядок ниже, а другая на порядок выше величины, обратной предварительно измеренному времени релаксации, измеряют амплитуды U и сигналов на образце на указанных

частотах и уточняют значение контролируемого параметра С по формуле

1 UQ

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Толстой Н.А. и др. Новый метод изучения процессов релаксации. ЖЭТФ, т. 19, 5, 1949, с. 421.

2. Литовченко В.Н. и др. Поверхностные свойства кремния. ФТТ, т.2, № 4, 1960, с. 593.

3. Павлов Л.П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов. М. , Высшая школа,

1975, с. 189-190 (прототип).