Устройство для измерения распределения легирующей примеси по толщине полупроводника

Оп ИСА

НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

24О853

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 04Х11.1967 (№ 1168827/26-25) с присоединением заявки М

Приоритет . Опубликовано 01.IV.1969. Бюллетень М 13

Дата опубликования описания 4.IX.1969

1хл. 21g, 11/02

МПК Н 011

УДК 621.382.002 (088.8) Квинтет пс делам изооретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. С. Пантуев, А. Ф. Волхов и К. А, Лукьянов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ЛЕГИРУЮЩЕЙ ПРИМЕСИ ПО ТОЛЩИНЕ ПОЛУПРОВОДНИКА

Изобретение относится к устройствам для измерения параметров полупроводниковых материалов.

Известно устройство для измерения распределения легирующей примеси по толщине полупроводника, содержащее генератор линейно нарастающего напряжения смещения, генератор высокой частоты, манипулятор для подключения и закрепления измеряемого образца полупроводника и электроннолучевой осциллоскоп. Полученную осциллограмму подвергают графической обработке для вычисления концентрации примеси в зависимости от глубины.

Недостатками известного устройства являются длительность и трудоемкость процесса обработки осциллограмм для вычисления значений концентрации, а также пониженная точность измерении вследствие ручного способа обработки осциллограмм.

Предлагаемое устройство отличается тем, что, с целью ускорения измерений, к выходу манипулятора подключены соединенные последовательно резонансный фильтр, линейный и квадратичный усилители. Выход последнего соединен со входами нижнего и верхнего пороговых дискриминаторов, входы которых подсоединены, кроме того, к генератору порогов, а выходы — к электроннолучевому осциллоскопу для управления яркостью луча и запуском развертки. Вход усилителя горизонтального отклонения луча в осциллоскопе подсоединен через детектор к выходу линейного усилителя. К детектору подключен также

Х-усилитель двухкоординатного самописца, Y-усилитель которого через преобразователь

«время — амплитуда» подсоединен ко входам верхнего и нижнего пороговых дискриминаторов.

l0 На чертеже изображена блок-схема описываемого устройства.

Генератор 1 напряжения смещения и генератор 2 высокой частоты соединены с исследуемым образцом 3 полупроводникового ма15 териала, помещенным в манипулятор 4. Напряжение высокой частоты, возникающее на образце после резонансного фильтра 5, через линейный усилитель б поступает одновременно на детектор 7 и на вход квадратичного уси20 лителя 8. Выход усилителя соединен со входами нижнего 9 и верхнего 10 импульсных дискриминаторов. Значения порогов дискриминаторов задаются генератором 11 напряжения порогов. Выходные сигналы дискримипа25 торов подаются на вход 12 электроннолучевого осциллоскопа 13 для управления запуском развертки и на вход 14 для управления модулятором яркости.

На вход 15 усилителя горизонтального от30 клонения луча в осциллоскопе поступают сиг-,=.240853

N, выраженной:

65 налы от детектора 7. Кроме того, сигнал от детектора 7,приложен к Х-усилителю 1б двухкоординатного самописца 17. Сигнал, генсрпрованный преобразователем «время — амплитуда» 18, управляемым дискриминаторами 9 и 10, приложен к У-усилителю 19 двухкоордпнатного самописца.

В данном устройстве напряжение U, обратно пропорциональное емкости С исследуемого р — и перехода, получается как функция напряжения смещения U

V = V(U)— с (U) и преобразуется в напряжение, пропорциональное а также в пары импульсов, время между которыми соответствует N.

От генератора 1 смещения к контактам исследуемого образца через резистор приложены импульсы линейно нарастающего напряжения смещения, повторяющиеся с частотой

1 кгц. Кроме того, к образцу подводится переменное напряжение от генератора 2 высокой (радио) частоты Upsin p?t через конденсатор, величина которого выбрана существенно меньшей любого возможного значения емкости исследуемого образца. Вследствие этого амплитуда U напряжения высокой частоты на образце обратно пропорциональна его емкости:

Контур резонансного фильтра 5, подключенный к образцу через небольшую емкость, служит фильтром для отделения сигнала высокой частоты от импульсов генератора смещения. Осциллограмма напряжения (Usin pt) на контуре представляет собой изображение высокочастотного сигнала, огибающая которого

1 есть функция — от U.

С

Последующие узлы прибора предназначе1 ны для получения из функции =1 (U)

dU dU величины а) в виде медленно меняющегося напряжения — для записи на самописец; б) в виде промежутков времени между двумя импульсами, пропорциональных N — для наблюдения на осциллоскопе.

Кроме того, с детектора 7 снимается напря1 жение Е, пропорциональное —, которое соответствует глубине х, на которой измеряется V.

20 г

К У-усилителю координаты самописца приложено напря?кение, пропорциональное Л, а к Х-усилителю — напря?кение Е. Самописец вычерчивает зависимость концентрации N от х в линейном масштабе.

Для наблюдения зависимости N(x) на осциллоскопе к Х-усилителю последнего приложено TBK?Ke напряжение Е.

Пластины вертикального отклонения подключены к генератору ждущей развертки.

Развертка запускается дискриминатором 9.

Сигнал от дискриминатора 10, имеющего более высокий порог, управляет «гашением» луча электроннолучевой трубки. При этом на экране в течение времени 5t между сигналами от дискриминаторов светится часть линии развертки, высота которой соответствует значениям концентрации N.

С каждым периодом развертки изменение порогов дискриминаторов вызывает некоторое смещение глубины х. Линия развертки соответственно с этим постепенно смещается .по оси Х. В момент начала развертки луч откло1 нен по х на величину, равную — в этот же

С момент. При многократном повторении процессов развертки на экране появляется ряд линий развертки различной высоты, образующий гистограмму функции N=N(x).

Пропорциональность времени Л1 и концентрации N обеспечивается благодаря тому, что пороги дискриминаторов 9 и 10 регулируются генератором 11 напряжения порогов так, чтобы при любом значении Е1 порога дискриминатора 9 порог Е> дискриминатора 10 превышал Е1 на одну и ту же постоянную величину ХЕ.

От периода к периоду генератора линейно нарастающего напряжения смещения величина порогов дискриминаторов немного меняется, постепенно проходя все соответствующие им значения. При однократном медленном смещении величины порогов величину Х удобно записывать на самописце.

При более быстрых изменениях порогов, при периодическом их повторении, всличину

N наблюдают на осциллоскопе.

Данное устройство найдет применение в полупроводниковой технике, Предмет изобретения

Устройство для измерения распределения легирующей примеси по толщине полупроводника, содержащее генератор линейно нарастающего напряжения смещения, генератор высокой частоты, манипулятор и электроннолучевой осциллоскоп, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений, к выходу манипулятора подключены соединенные последовательно резонансный фильтр, линейный и квадратичный усилители, выход последнего соединен со входами нижнего и верхнего пороговых дискриминаторов, входы кото240853

Составитель Г. Д. Петрова

Текред T. П. Курилко Корректор В. Л. Шошенская

Редактор Б. Б. Федотов

Заказ 1874/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 рых подсоединены, кроме того, к генератору порогов, а выходы — к электроннолучевому осциллоскопу для управления яркостью луча в осциллоскопе подсоединен через детектор к выходу линейного усилителя, кроме того, к детектору подсоединен Х-усилитель двухкоординатного самописца, У-усилитель которого через преобразователь «время — амплитуда» подсоединен ко входам верхнего и нижнего

5 пороговых дискриминаторов.