Устройство для измерения емкости мдп-структур

 

(i i) 63544 I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сове Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.07.77 (21) 2503409/18-25 (51) М. К .

G 01R 31(26 с присоединением заявки № (43) Опубликовано 30.11.78. Бюллетень ¹ 44 (45) Дата опубликования описания 30.11.78 (53) УДК 621.382.3 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. H. Благодаров и В. Ф. Бородзю

f) (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехничес им. М. И. Калинина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ

МДП-СТРУКТУР

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области контроля параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для оценки качества технологического процесса при производстве твердотельных микросхем на 5 основе структур металл — диэлектрик — полупроводник.

Известно устройство для фиксации заданного уровня емкости МДП-структуры путем автоматического регулирования величины 10 постоянного напряжения смещения, подаваемого на металлический электрод (1).

Особенностью этого устройства является то, что высокочастотный сигнал, пропорциональный емкости МДП-структуры, после 15 усиления и детектирования поступает на компаратор, на второй вход которого подается фиксированное напряжение постоянного тока, определяющее требуемый уровень фиксации емкости. Разностный сигнал 20 с компаратора после усиления подается на металлический электрод структуры, фиксируя выбранный уровень ее емкости.

Недостатком устройства является то, что в ходе изменения зарядового состояния 25

МДП-структуры, разность потенциалов между электродами структуры меняется по произвольному закону.

Ближайшим к изобретению известным техническим решением является устройст- 30

2 во (21 для измерения емкости МДП-структур, содержащее генератор импульсов, компаратор, схему формирования выходного сигнала и устройство индикации — двухкоординатный самописец, а также сопротивление нагрузки, включаемое последовательно с испытуемым образцом МДП-структуры, усилитель и устройство управления.

Пилообразное напряжение с выхода генератора импульсов поступает на образец

МДП-структуры, на сопротивлении нагрузки выделяется напряжение, пропорциональное емкости испытуемого образца

МДП-структуры, которое регистрируется самописцем. Величина емкости, при которой оценивают смещение вольтфарадных характеристик образца МДП-структуры в процессе термополевой обработки, задается опорным напряжением, подаваемым на один из входов компаратора.

Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет изучать процесс нестабильности зарядового состояния

МДП-структуры при фиксированных во времени напряжениях смещения, при которых проводится термополевая обработка, что снижает точность измерений.

Целью изобретения является увеличение точности измерений посредством обеспечения возможности фиксировать выбранный

635441

Техред Н. Рыбкина

Редактор Н. Коляда

Заказ 2216(3

Подписное

Тираж 1080

Изд. Ко 780

Типография, пр. Сапунова, 2 уровень емкости при произвольном заданном напряжении на образце МДП-структуры.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены источник напряжения смещения и дифференциальный усилитель, соединенные с компаратором, причем источник напряжения смещения, схема формирования выходного сигнала и устройство индикации соединены параллельно, выход дифференциального усилителя соединен с управляющим, а выход генератора импульсов — с аналоговым входами схемы формирования выходного сигнала.

На чертеже дана структурная схема устройства для измерения емкости МДП-структур.

Устройство состоит из образца МДПструктуры Смдп, компаратора 1 (мостовая схема), источника напряжения смещения 2, генератора импульсов 3, схемы формирования выходного сигнала (аналоговый ключ) 4, дифференциального усилителя 5, импульсного вольтметра б.

Образец испытуемой МДП-структуры включен в плечо емкостного моста, образу,ющего компаратор, а в качестве устройства индикации использован импульсный вольтметр.

На мостовую схему 1 от источника напряжения смещения 2 подается постоянное напряжение. Мостовая схема 1 состоит из образца Смдп компенсирующей емкости

CH è двух емкостей нагрузки Си. На одну диагональ моста 1 с генератора импульсов

3 через аналоговый ключ 4 подается импульсное напряжение. Управляется аналоговый ключ 4 сигналом с выхода дифференциального усилителя 5, входы которого соединены со второй диагональю моста, причем амплитуда импульса автоматически устанавливается такой, чтобы емкость образца равнялась выбранному уровню емкости Ск. Импульсное напряжение U на мосте, а следовательно, и на образце U, ð измеряется импульсным вольтметром б.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет на время действия импульса поддерживать образец на уровне заданной емкости. Амплитуда импульса при этом характеризует зарядовое состояние образца.

Прикладывая различные постоянные напряжения к образцу можно изучать изменение зарядового состояния структуры в процессе термополевых или каких-либо других воздействий в зависимости от электрического поля в диэлектрике. Большая скважность обеспечивает отсутствие влияния тестирующих импульсов на исследуемый процесс зарядовой нестабильности, определяе15 мый только приложенным постоянным напряжением смещения.

Формула изобретения

Устройство для измерения емкости МДПструктур, содержащее генератор импульсов, компаратор, схему формирования выходного сигнала и устройство индикации, отли25 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введены источник напряжения смещения и дифференциальный усилитель, соединенные с компаратором, причем источник напряжения смеще80 ния, схема формирования выходного сигнала и устройство индикации соединены параллельно, выход дифференциального усилителя соединен с управляющим, а выход генератора импульсов — с аналоговым вхо85 дами схемы формирования выходного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Волков С. А. «Исследование гистере40 зисных явлений в структурах МДП» сер.

«Миероэлектроника», т. 4, вып. 3, 1975, с. 248 — 253.

2. Marcimak W. «On the behareior of

molill ions in dielectric layersofMOS stru45 ctures», «Journal of Electrochemical Society», 197б, vol. 123, № 8, р. 1207 — 1212.

Корректоры: T. Добровольская и Л. Котова