Устройство для измерения параметров глубоких уровней в полупроводниках

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, предназначено для измерения параметров глубоких уровней в полупроводниках и может быть использовано при разработке и производстве полупроводниковых приборов . Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности измерений . Устройство содержит криостат 1 с помещенным в него образцом 2 и датчиком 6 температуры образца. Образец 2 подключен к источнику 3 импульсного смещения, источнику 4 постоянного смещения и измерителю S емкости. Выход измерителя 5 емкости подключен к первым входам устройств выборки и хранения (УВХ) 8 и 9 первого блока 7 преобразования и УВХ 12 второго блока преобразования. Выборка значений емкости происходит в определенные моменты времени, выбор которых осуществляется программатором 14.Сиго нал с УВХ 8 поступает на первый вход вычитающего устройства 10 первого блока 7 преобразования. Сигнал с УВХ 9 поступает на второй вход вычитающего устройства 10 первого блока преобразования и первый вход вычитающеS (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5у 4 Н 01 Ь 21/66 всг ч ..>ц„

„!З

° 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М

Ю

С5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО, ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4078043/31-25 (22) 30.04.86 (46) 30.01.88. Бюл. N 4 (71) Институт физики высоких энергий

АН КаэССР (72) Е.В.Чихрай (53) 621.382(088.8) (56) EGEC, PRINCETON Applied Research

Model Boxcar Average System. Проспект США, 1979, р. 12.

Авторское свидетельство СССР

У 746347, кл. G 01 R 31/26, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ (57) Изобретение относится к полупроводниковой технике, предназначено для измерения параметров глубоких уровней в полупроводниках и может быть использовано при разработке и производстве полупроводниковых при„„80„„1370683 А1 боров. Цель изобретения — упрощение устройства и повышение точности измерений. Устройство содержит криостат 1 с помещенным в него образцом 2 и датчиком 6 температуры образца.

Образец 2 подключен к источнику 3 импульсного смещения, источнику 4 постоянного смещения и измерителю 5 емкости. Выход измерителя 5 емкости подключен к первым входам устройств выборки и хранения (УВХ) 8 и 9 первого блока 7 преобразования и УВХ 12 второго блока преобразования. Выборка значений емкости происходит в определенные моменты времени, выбор которых осуществляется программатором 14.Сигнал с УВХ 8 поступает на первый вход вычитающего устройства 10 первого блока 7 преобразования. Сигнал с УВХ

9 поступает на второй вход вычитающего устройства 10 первого блока преобразования и первый вход вычитающе1

13

ro устройства 13 второго блока 11 преобразования. Введение дополнительной связи позволяет уменьшить количество УВХ и уменьшить некорреллированную ошибку измерения. Сигнал с УВХ

12 поступает на второй вход вычитаю— щего устройства 13 второго блока преобразования, С выходов вычитающих устройств 10 и 13 разностный сигнал передается на регистратор 15. Одно70683 временно на регистратор поступает сигнал с датчика б температуры образца. Использование трех УВХ необходимо и достаточно для получения двух значений изменения емкости при данной температуре и построения зависимости 4 С = r (Т), иэ которой получают значения параметров глубоких уровней в образце. 1 ил, Изобретение относится к физике полупроводников и предназначено для измерения параметров глубоких уровней в полупроводниках и может быть применено при разработке и производстве полупроводниковых приборов.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности измерений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит криостат 1 для размещения образца 2, источник

3 импульсного смещения, источник 4 постоянного смещения, измеритель 5 емкости, датчик 6 температуры образца, первый блок 7 преобразования, содержащий первое устройство 8 выборки и хранения первого блока преобразования, второе устройство 9 выборки и хранения первого блока преобразования и вычитающее устройство 10, второй блок 11 преобразования, содержащий устройство 12 выборки и хранения второго блока преобразования и вычитающее устройство 13, программатор 14 и регистратор 15.

Устройство работает следующим образом.

Источник 3 импульсного смещения, источник 4 постоянного смещения и измеритель 5 емкости подключены к исследуемому образцу 2, помещенному в криостат 1. Приложенное к исследуемому образцу 2 постоянное смещение

U . от источника 4 постоянного смещения вызывает заполнение глубоких уровней носителями — режим обогащения.

Под действием приложенного к образцу

2 от источника 3 импульсного смещения происходит вывод основных носиМинимальное значение момента вре30 мени с, выбирается из условия с, и 0,1".„,„„, где „„„— минимальная величина постоянной времени релаксационного сигнала с исследуемого образца. При этом значение с должно

З5 быть меньше периода импульсов смещения. Напряжения с выходов устройства

9 выборки и хранения первого блока 7 преобразования и устройства 12 выборки и хранения второго блока 11 преобразования поступают на вторые входы вычитающего устройства 10 первого бло5

25 телей из области локализации — режим обеднения. При этом меняются электрофизические характеристики образца 2, в том числе и емкость от неравновесных значений к равновесным эа счет эмиссии носителей с заполненных глубоких уровней в обедненной области выше уровня Ферми в зону проводимости или в валентную sorry в зависимости от типа глубоких уровней. Релаксация емкости исследуемого образца непрерывно измеряется измерителем

5 емкости, однако выборку значений релаксационного сигнала производят в определенные моменты времени с

1 Э

t и с каждого релаксационного процесса с помощью устройств выборки и хранения. Причем в первом устройстве 8 выборки и хранения первого блока 7 преобразования выборку производят, например, в момент времени с,, во втором устройстве 9 выборки и хранения первого блока 7 преобразования — в момент времени с, а в устройстве 12 выборки и хранения второго блока 11 преобразования — в момент времени с .

13706

Составитель К.Зорин

Техред М.Ходанич Корректор И. Эрдейи

Редактор Ю. Середа

Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 423/,50

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4

3 ка 7 преобразования и вычитающего устройства 13 второго блока 11 преобразования. На первый вход вычитающего устройства 13 второго блока 11 преобразования поступает напряжение с выхода второго устройства 9 выборки и хранения первого блока 7 преобразования, а первый вход вычитающего устройства 10 первого блока 7 пре- 1 образования соединен с выходом первого устройства 8 выборки и хранения первого блока 7 преобразования. С выходов вычитающего устройства 10 первого блока 7 преобразования и вычитающего устройства 13 второго блока

11 преобразования снимаются разностные напряжения d U величина которых прямо пропорциональна соответствующим величинам разности емкости d C

C(t„) — С(г„), где п = 1, 2 и регистрируются соответствующими каналами регистратора 15, выполненного, например, на основе многоканального аналого-цифрового преобразователя.

На один из входов регистратора 15 поступает напряжение от датчика 6 температуры образца 2. Работой предла-, гаемого устройства управляет программ матор 14, выполненный, например, на стабильном генераторе импульсов и делителях частоты. Устройства выборки и хранения выполнены, например, на основе интегральных прерывателей, . конденсаторов и повторителей, а вычитающие устройства выполнены, напри35 мер, на операционных усилителях.

Определение параметров глубоких уровней проводится по известным мето- 4О дам из зависимостей изменения Л С „ от температуры образца.

Использование указанных признаков позволяет упростить предлагаемое уст- 4> ройство и повысить точность измерений эа счет уменьшения нскорреллпрованной ошибки вычитающих устр=йств.

Фор мула изобретени я

Устройство для измерения парам тров глубоких уровней R полугроводниках, содержащее криост т для размещения образца, датчик температуры образца, по крайней мере два блока преобразования с устройствами выборки и хранения н вычитаюшими устройствами, где первый блок преобразования содержит первое устройство выборки и хранения, выход которого подклкчен к первому входу вычитающего устройства первого блока преобразования, и второе устройство выборки и хранения, выход которого подключен к второму входу вычитающего устройства первого блока преобразования, измеритель емкости, выход которого подключен к первым входам всех устройств выборки и хранения, программатор, выходы которого подключены к вторым входам всех устройств выборки и хранения и входу источника импульсного смещения, выход которого вместе с выходом источника постоянного смещения через образец подключены к датчику температуры образца и выходам всех вычитающих устройств, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности измерений, все блоки преобразования, начиная со второго, содержат одно устройство выборки и хранения, выход которого подключен к второму входу вычитающего устройства этого блока преобразования и к первому входу вычитающего устройства следующего блока преобразования, а первый вход вычитающего устройства второго блока преобразования подключен к выходу второго устройства выборки и хранения первого блока преобразования .