Устройство для измерения параметров мдп структур

 

УСТРОЙСТВО ,Щ1Я ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МДП-СТРУКТУР, содержащее генератор высокой частоты, с выходом которого соединена первая клемма : для подключения исследуемой струк туры, вторая клемма для подключения исследуемой структуры соединена с выходом генератора, развертывающего напряжения и с последовательно соединенными разделительным конденсатором и измерительным резистором, последовательно соединенные усилитель и детектор и блок регистрации, отличающе,еся тем, что, с целью увеличения точности измерения , оно снабжено двумя блоками памяти, блоком формирования .опорного напряжения, компаратором и дифференциатором , при этом второй выход генератора развертывающего напряжения соединен с первым входом первого блока памяти, второй вход которого подключен к выходу детектора и к входу дифференциатора, выход ко-. торого соединен с первым входом ком-® паратора, второй вход которого под (Л ключен к выходу блока формирования опорного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а вход блока регистрации соединен с выходом второго блока памяти, управляющий вход которого соединен р выходом компаратора. 05 00 00 4 00

союз соеятских социАлистичесних експиьлик

П9) П1) )(g)) 5 01 Р 31/26 (21) 3474006/18-21 (22) 22 ° 07 ° 82 (46) 23.01.84. Бюл. 9 3 (72) В.Г.Барыаев, A.A.Ñòîëÿðîâ и A.Í.Петров (71 ) Калужский филиал МВТУ им.Н.Э.Баумана (53) 621.382.2(088.8) (56) 1. Marcimak Ч. Journal of Electrochemical Society,vol.123, 1976, 9 8, р.1207-1212.

2. Концевой 0. А., Кудин B. д. Методы контроля технологии производства полупроводниковых приборов.

M., "Энергия", 1973, с. 48-50. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ МДП-СТРУКТУР, содержащее генератор высокой частоты, с выходом которого соединена первая клемма для подключения исследуемой структуры, вторая клемма для подключения исследуемой структуры соединена с выходом генератора развертывающего напряжения и с последовательно соединенными разделительным конденсатором и измерительным резистором, последовательно соединенные усилитель и детектор и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е,е с я тем, что, ° с целью увеличения точности измерения, оно снабжено двумя блоками памяти, блоком формирования .опорного напряжения, компаратором и диффе. ренциатором, при этом второй выход генератора развертывающего напряжения соединен с первым входом первого блока памяти, второй вход которого подключен к выходу детектора и к входу дифференциатора, выход которого соединен с первым входом ком-е паратора, второй вход которого подключен к выходу блока формирования опорного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а вход блока регистрации соединен с выходом второго блока ф памяти, управляющий вход которого соединен q выходом компаратора.

1068848

Иэобретение относится к контролю параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для оценки качества технологического процесса в проиеводстве МДП-БИС.

Известно .устройство для иэмере5 ния емкости МДП-структур, содержащее генератор импульсов, компаратор, блок формирования выходного сигнала и блок регистрации — двухкоординатный самописец, а также сопротивление нагрузки, включаемое последовательно с испытуемым образцом МДЧструктуры, усилитель и блок управления 313 .

Недостаток устройства заключается в том, что оно не может использоваться для измерения напряжения включения МДП-структур иэ-за изменения емкости окисла вследствие разброса его толщины, концентрации при- 20 меси в полупроводникею, а также,площади верхнего электрода, что наиболее характерно при применении ртутного зонда. Минимальная емкость МДПструктуры в режиме сильной инверсии 25 может превысить уровень емкости., при котором фиксируется напряжение смещения, что не позволит измерить напряжение инверсии структуры..

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее генератор развертки и генератор высокой частоты, соединенные через измеряемую структуру и разделительный конденсатор, соединенный с выходом генератора развертки и с измерительным резистором, подключенным к входу детектора через усилитель, и блок регистрации, которым является двухкоор40 динатный самописец С21.

Недостатком известного устройства является значительная трудоемкость и низкая точность измерений вследствие того, что напряжение включения определяется рафическим методом из 45 вольтфарадной характеристики.

Цель изобретения — увеличение точности измерений параметров МДПструктур.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор высокой частоты, с выходом которого соединена первая клемма для подключения исследуемой структуры, вторая клемма для подключения исследуемой структуры соединена

55 с выходом генератора развертывающего напряжения и с последовательно соединенными разделительными конденсатором и измерительным резистором, последовательно соединенные усилитель бО и детектор, и блок регистрации, дополнительно введены два блока памяти, блок формирования опорного напряжения, компаратор и дифференциатор, при этом второй выход генера- б5 тора развертывающего напряжения соединен с первым входом первого блока памяти, второй вход которого подключен к выходу детектора и к входу дифф ренциатора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока формирования опорного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, а вход блока регистрации соединен с выходом второго блока памяти, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема, поясняющая работу устройства; на фиг. 2 — полные временные диаграммы,работы устройства.

Устройство содержит генератор 1 ввысокой частоты, с выходом которого соединена первая клемма 2 для подключения исследуемой структуры, вторая клемма 3 для подключения исследуемой структуры соединена с выходом ° генератора 4 развертывающего напряжения и с последовательно соединенными разделительным конденсатором 5 и иэмерйтельным резистором 6, последовательно соединенные, усилитель 7 и детектор 8, и блок 9 регистрации, два блока 10 и 11 памяти, блок

12 формирования опорного напряжения, компаратор 13 и дифференцкатор 14, при этом второй выход генератора 4 .развертывающего напряжения соединен с первым входом первого блока 10 памяти, второй вход которого подключен к выходу детектора 8 и входу дифференциатора 14, выход которого соединен с первым входом компаратора 13, второй вход которого подключен к выходу блока 12 формирования опорного напряжения, вход которого подключен к выходу первого блока 10 памяти, а вход блока 9 регистрации соединен с второй клеммой 3 для подключения исследуемой структуры через второй блок 11 памяти, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 13.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемую структуру подключают к клеммам,2 и 3. В исходном состоянии на выходе генератора 4 развертывающего напряжения имеется напряжение Ll (фиг. 2b), при котором МДПструктура находится в режиме обогащения.. Высокочастотный сигнал, снимаемый с.выхода высокочастотного генератора 1 Фиг. 2с) и пропорциональный емкости МДП-структуры, через разделительный конденсатор 5 выделяется на резисторе 6, усиливается усилителем 7 и детектируется детектором 8. После запуска генератора 4 развертывающего напряжения первый бчок 10 памяти запоминает напряже1068548

ОВ

10В

Укоиа

ВНИИПИ Заказ 11457/40 Тираж 711 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 ние Ов« фиг.2Е) на выходе детек.тора 8, которое соответствует на выходе емкости окисла МДП-структуры, а на выходе блока 12 формирования опорного наг. ряжения появляется напряжение 0 (фиг.26), равное производной.,вольт-фарадной характеристики при напряжении включения. Напряжение (фиг.2г,), пропорциональное емкости структуры, с выхода детектора 8 поступает на дифференциатор

14, дифференцируется и подается на вход компаратора 13. Так как при напряжениях, близких к напряжению вклю- чения, производная вольт-фарадной характеристики изменяется в большей степени, чем величина емкости, то регистрацию напряжения включения при заданном уровне производной можно определить с большей точностью.

Для повыпения точности измерений за- 20 даваемый уровень производной корректируется в зависимости от величины емкости структуры в режиме обогащения путем изменения опорного напряй жения на одном из входов компаратора 13. При равенстве опорного напряжения и сигнала с выхода дифференциатора 14 на выходе компаратора 13 появляется сигнал (фиг. 2q), поступающий во второй блок 11 памяти, который запоминает напряжение, которое было в этот момент на МДП-структуре. Напряжение включения МДП-структуры, зафиксированное вторым блоком

11 памяти, измеряется блоком регистрации.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять напряжение включения МДП-структуры независимо от толщины диэлектрика, площади верхнего электрода и концентрации примеси в проводнике. Ероме того, обеспечивается возможность с большей точностью измерять параметры, в том числе напряжение включения МДП-структур, и использовать предлагаемое устройство в операционном контроле при производстве МДП-БИС и СБИС.