Устройство для измерения диэлектрической проницаемости полупроводниковых и диэлектрических слоев
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 R 27/26.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКО ЛЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21.) 3444753/24-21 (22) 28.05.82 (46) 30.07.86. Бюл. № 28 (71) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. Н.Г.Чернышевского (72) В.II.Ïðîíèí, (53) 621.317.335.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 401930, кл. С 01 Е 27/26, 1973.
Рост и легирование полупроводни.ковых кристаллов и пленок. Ч. II, Новосибирск, Наука, Сибирское отделение, 1977, с. 311-315 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ" (57) Изобретение отнссится к измерительной технике. Цель изобретения—
„„SU„„1247781 A 1 повышение точности измерений за счет повышения локализации измерений и повышения чувствительности. Блок 3 измерения расстояния соединен с измерительными электродами 1 (ЭИ), расположенными по обе стороны от исследуемото образца. Посредством источника 11 высокого напряжения, коронирующего электрода 9 и контрэлектрода 10 на поверхность слоя 5, обращенную к электроду 9, наносится локализованный на некоторой площадке заряд. Слой 5 помещается в зазор меж. ду ИЭ. На ИЭ возникают заряды, зависящие .от диэлектрической проницаемости заряженного участка. Расстояния h„ H b изменяются блоком 3 до тех пор, пока заряды на верхнем и нижнем ИЭ не будут одинаковы, а напряжение на выходе сумматора 6 и усилителя 7, измеренное индикатором 8, будет равно нулю. 1 s,n. ф-лы, 1 ял.
1247781
1О н. е(п -н.l
Но (1)„ 1),) (2) 25 "((()
E h (3) Ио 2 Ио (4) илн
6 â Ho
H+h -h
1 2
1
Изобретение относится к измерительной технике и может использовать( ся в промышленных и исследовательских организациях, где возникает необходимость определения локальных электрических параметров слоистых неметаллических структур, преимущест. венно в микроэлектронике, химической промышленности и при проведении научных исследований.
Целью изобретения является повышение точности измерения за счет улучшения локализации измерений и повышения чувствительности.
На чертеже представлена блок-схе ма устройства.
Устройство содержит измерительные электроды 1 усилительно-индикаторный блок 2, блок 3 измерения расстояния между измерительными электродами
1 и блок 4 формирования локального заряда на поверхности исследуемого слоя 5. Усилительно-индикаторный блок 2 содержит последовательно сое. диненные сумматор 6, усилитель 7 и индикатор 8, инвертирующий и неинвертирующий входы сумматора подключены к измерительным электродам 1, расположенным соответственно по обе стороны от исследуемого слоя, а выход соединен с входом усилителя 7.
Блок 3 измерения расстояния соединен механически с измерительными электродами 1. Блок 4 формирования заряда состоит из коронирующего электрода 9 и контрэлектрода 10, расположенных по разные стороны слоя 5, а также источника 11 высокого напряжения, выход которого соединен с коронирующим электродом 9. Источник высокого напряжения и контрэлектрод 10 заземлены.
Устройство работает следующим образом.
Посредством источника 11 высокого напряжения электрода 9 и контрэлектрода 10 на поверхность исследуемого слоя 5, обращенную к электроду 9, наносится локализованный на некоторой площадке S заряд, Участок слоя 5 с зарядом помещается в зазор между измерительными электродами 1.
Вследствие электростатической индукции на электродах 1 возникают заряды, зависящие при фиксированной толщине слоя 5 и известном положении поверхности от диэлектрической проницаемости заряженного участка. а
Действительно, при произвольном расположении слоя 5 относительно электродов 1 и наличии участка S c зарядом (1 =Я 6(з)йз на верхнем и нижнем индикаторных электродах 1 индуцированы заряди где f (S), Ч) (8) — относительные распределения. потенциалов íà S соответственно при () =1; Ч„=О и.4 1., (=0 в отсутствии заряда q
Если линейные размеры электродов
1 больше расстояния между ними, так что можно воспользоваться приближением плоскопараллельного поля, по2р тенциалы составляют . где К вЂ” толщина слоя, h u h — расстояния от заряженной ф 2 поверхности соответственно до верхЗО него и нижнего электродов 1;
E - относительная диэлектрическая проницаемость слоя в .области S.
Из выражений (1) и (2) получаем
Ио+ (hò-Но) ,, - „-;чп- .; ее () й
40 н Hî+ E(h +1 причем q "ц„ере=1ч($)ир.
При некоторых h„ H h» которые изменяются блоком 3 до тех пор, по45 ка заряды q и q„ на станут одинаковыми, напряжение на выходе сумматора 6 и усилителя 7, измеренное индикатором 8, равно нулю. В этом случае на основании выражения (3) име50 ем
Если незаряженная поверхность слоя располагается со стороны нижне12477 (5)
Составитель В.Стукаи
Редактор Н.Швыдкая Техред Б.Кадар Корректор Е. Сирохман.Заказ 4119/44 Тираж 728 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
ro электрода, то диэлектрическая проницаемость локальной области слоя определяется по формуле
Е=
Не
Формула изобретения
i. Устройство для измерения диэлектрической проницаемости полу- 10 проводниковых и диэлектрических слоев, содержащее измерительные электроды, подключенные к входу. усилительно-индикаторного блока, образованного последовательно соединенными уси- 15 лителем и индикатором, и возбуждающие электроды, подключенные к источнику напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет улучше- 2п ния локализации, в него введены блок измерения расстояния между измери81 4 тельными электродами и блок формиро- вания локального заряда, причем вход блока измерения расстояния механически соединен с измерительными электродами, а усилительно-индикаторный блок дополнен сумматором, к инвертируемому и неинвертируемому входам которого подключены измерительные электроды, находящиеся по разные стороны от слоя, а выход соединен с входом усилителя.
2. Устройство по п.1, о т л и— ч. а ю щ е е с я тем, что блок формирования локального заряда содержит коронирующий электрод, источник высокого напряжения и заземленный контрэлектрод, причем выход источника высокого напряжения соединен с коронирующим электродом, а коронирующий электрод и контрэлектрод расположены по обе стороны от исследуемо- i го слоя
