Устройство для измерения пробивного напряжения полупроводниковых материалов Советский патент 1982 года по МПК H01L21/66 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОБИВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВБ1Х МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле процессов производства различного рода полупроводниковых структур. Известно устройство для измерения пробивного напряжения полупроводниковых приборов, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, первый управляющий вход которого соединен с пусковым блоком, а выход - с входом испытуемого прибора, токосъемный резистор, установленный на выходе испытуемого прибора и подключенный к входу порогового блока, один из выходов которого соединен с вторым управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, триггер, входы которого подключены к другому выходу порогового блока и к выходу пускового блока, а выход - к управляющему входу логического элемента ЗАПРЕТ, генератор и счетчик импульсов, связанные соответственно с сигнальным входом и выходом логического элемента ЗАПРЕТ 1. Недостатки известного устройства определяются его значительной сложностью И ограниченной областью практического использования. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения пробивного напряжения полупроводниковых материалов, содержащее источник нарастающего напряжения, одна из выходных клемм которого соединена с первым токоподающим зондом, а другая - с щиной нулевого потенциала, токосъемный резистор, включенный между щиНой нулевого потенциала и вторым токоподающим зондом, измерительный прибор, в частности осциллограф, вход X которого подключен к измерительному зонду, вход У - к точке соединения токосъемного резистора со вторым токоподающим зондом, а общий вывод - к щине нулевого потенциала 2. В указанном устройстве измерительный зонд через входное сопротивление осциллографа имеет связь с щиной нулевого потенциала. В связи с этим в месте его контакта с испытуемым полупроводником возникает обратносмещенный барьер, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения и образует с входным сопротивлением осциллографа делитель напряжения. Данное обстоятельство отрицательно сказывается на результирующей точности измерения. Существенную погрешность, зависящую от пробивного напряжения образца, вносит также величина упомянутого барьера, особенно при ее приближении к величине искомого пробивного напряжения. Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения пробивного напряжения полупроводниковых материалов, содержащее источник нарастающего напряжения, одна из выходных клемм которого соединена с первым токоподающим зондом, а другая - с щиной нулевого потенциала, токосъемный резистор, включенный между шиной Нулевого потенциала и вторым токоподающим зондом, осциллограф, вход X которого подключен к измерительному зонду, вход У - к точке соединения токосъемного резистора с вторым токоподающим зондом, а общий вывод - к щине нулевого потенциала, введены источник смещающего напряжения, токоограничительный резистор и дополнительный корректирующий зонд, причем источник смещающего напряжения через токоограничительный резистор включен между измерительным и корректирующим зондами в полярности прямого смещения контакта измерительного зонда. На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения пробивного Напряжения полупроводниковых материалов. Устройство содержит источник 1 нарастающего напряжения, зондовую головку 2 с токоподающими зондами 3 и 4, измерительным зондом 5 и корректирующим зондом 6, токосъемный резистор 7, осциллограф 8, источник 9 смещающего напряжения и токоограничительный резистор 10. ВходХ осциллографа 8 подключен к измерительному зонду 5, а вход У - к точке соединения токосъемного резистора 7 с токоподающим зондом 4. Работа устройства происходит следующим образом. Напряжение с выхода источника 1 на растающего напряжения 1 прикладывается к токоподающим зондам 3 и 4 таким образом, что обратносмещенный контакт металлполупроводник образуется у зонда 4. Напряжение, приложенное к обратносмещенному контакту, снимается с измерительного зонда 5 и количественно определяется по щкале яа экране, осциллографа 8. Поскольку измерительный зонд 5 через входное сопротивление осциллографа 8 оказывается связанным с шиной нулевого потенциала, в месте его контакта с полупроводником в случае отсутствия дополнительного источника смещающего напряжения также образуется искажающий результаты измерения обратносмещенный барьер, сопротивление которого составляет с входным сопротивлением осциллографа 8 делитель напряжения с неизвестным коэффициентом деления, зависящим от приложенного напряжения. Включение дополнительного источника 9 смещающего напряжения в полярности, обеспечивающей прямое смещение измерительного зонда 5, устраняет обратносмещенный барьер в месте контакта, и, таким образом, измерительный зонд 5 оказывается подключенным непосредственно к объему полупроводника. Резистор 10 предотвращает порчу высоколегированных образцов в случае, когда пробивное напряжение меньше Напряжения источника 9 смещающего напряжения. Момент пробоя образца определяется по загибу вольт-амперной характеристики контакта На экране осциллографа 8, вызванному протеканием тока пробоя через токосъемный резистор 7. Использование в предлагаемом устройстве новых элементов - источника 9 смещающего напряжения и корректирующего зонда 6 позволяет достигнуть повыщенной точности измерения пробивного напряжения полупроводниковых материалов и значительно снизить требования к входному сопротивлению измерителя напряжения. Формула изобретения Устройство для измерения пробивного напряжения полупроводниковых материалов, содержащее источник Нарастающего напряжения, одна из клемм которого соединена с первым токоподающим зондом, а другая - с шиной нулевого потенциала, токосъемный резистор, включенный между шиной Нулевого потенциала и вторым токоподающи.м зондом, осциллограф, вход X которого подключен к измерительному зонду, вход У - к точке соединения токосъемного резистора с вторым токоподающим зондом, а общий вывод - к шине нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены источник смещающего напряжения, токоограничительный резистор и дополнительный корректирующий зонд, причем источник смещающего напряжения через токоограничительный резистор включен между измерительным и корректирующим зондами в полярности прямого смещения контакта измерительного зонда. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 307360, кл. С 01 R 31/26, 1969. 2.Батавин В. В. Контроль параметров полупроводниковых материалов и эпитаксиальных слоев, М., «Советское радио, 1976.

у 8