半導體界面態(tài)變頻Ｃ－Ｖ測量儀制造技術

本實用新型專利技術為半導體界面態(tài)參數(shù)測量儀，它產(chǎn)生正交信號另與斜坡電壓信號疊加后施加在樣品上，樣品上取出的信號經(jīng)電流放大后輸至鎖相放大器放大輸出至記錄裝置。鎖相放大器中積分電路的模擬開關由與正弦或余弦信號同頻率及位相的方波信號控制。本實用新型專利技術在測試中同時考慮到電容及電導參量，對樣品的漏電流要求不高，同時提高了測量精度，兼具高頻Ｃ－Ｖ準靜態(tài)Ｃ－Ｖ等測量儀的功能。（*該技術在2000年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及半導體界面態(tài)相關參數(shù)的測量儀器的制造。在各種半導體器件中，界面態(tài)的存在對器件的性能、可靠性、穩(wěn)定性有主要影響。半導體界面態(tài)常可等效成一個電導及一電容，目前的測量方法常采用在樣品上施加一交變電壓，將樣品上產(chǎn)生的信號檢出放大。目前對不同半導體材料組成的界面態(tài)發(fā)展了不同的測量方法及儀器，如高頻C－V法，準靜態(tài)C－V法，交流電導法等。高頻C－V法不能給出界面態(tài)參數(shù)的能量分布。準靜態(tài)C－V法對樣品的漏電電流要求小于10－13安培，交流電導法對漏電電流要求更高，需在真空或保護氣氛中測量。還有些測量法不能給出確定的測量結果，因而不能用于在線檢測。本技術的目的設置一種在不同頻率范圍內(nèi)使用、對樣品漏電沒有特殊要求、直接得出界面態(tài)各參數(shù)的、可在線使用的高精度的半導體界面態(tài)測量儀，特別用于MIS(金屬－絕緣體－半導體)、MS(金屬－半導體)半導體、HJ(異質(zhì)結構的界面態(tài)參數(shù)測試。本技術的技術解決方案是在樣品上加一微小交流信號，則流過樣品的電流由兩部分組成，第一項為與信號同相位分量，第二項為超前信號位相π／2分量。利用鎖相技術測出超前π／2的幅值，即可以求得界面態(tài)電容CP，界面態(tài)時間常數(shù)τ，進而可求得界面態(tài)密度和俘獲截面。本技術所用測試信號裝置為同時產(chǎn)生正弦及余弦信號的正交振蕩器和斜坡電壓發(fā)生器，正弦或余弦信號與斜坡電壓信號迭加后施加在樣品上，樣品上取出信號經(jīng)電流放大器后輸至鎖相放大器放大輸出至記錄裝置。因為正交振蕩器可同時輸出位相相差π／2的正弦和余弦信號及相應相位的方波信號(負半周時沒有輸出)，當正弦信號通過加法器與斜坡電壓疊加后加在待測樣品上，將與正弦信號同相位的方波信號撥入鎖定放大器中控制積分電路的模擬開關，則鎖定放大器的輸出端可獲得超前正弦信號π／2位相信號，它與待測電容成正比。如將輸入控制信號輸入端的信號換作與余弦信號同位相的方波信號，則可在輸出端得到與正弦信號同位相信號(同相分量)的幅度，它與待測電導成正比。如果固定與正弦或余弦信號之一種信號同位相的方波信號作為鎖定放大器的控制信號，那么分別輸出正交振蕩器的正弦和余弦信號與斜坡電壓疊加后加到待測樣品上，則同樣可獲得分別與電容和電導成正比的垂直分量和同相分量的幅值。用標準電容和標準電導代替待測樣品接入電路，則可對樣品和電容和電導進行定標。改變振蕩器的振蕩頻率，則可以測得樣品隨頻率變化的電容、電導，從而可確定界面態(tài)的各參量及其它界面特性參數(shù)。本技術的測試中同時考慮到電容及電導參量，因而對樣品的漏電流要求不高，同時提高了測量精度。可以方便地隨信號頻率改變而得到相應的測量結果，如果在輸出端后配置相應的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)則可以立即得出圖譜及相應的參數(shù)計算結果。可以方便用于在線檢測。另外，本技術兼具高頻C－V，準靜態(tài)C－V和交流電導法測量儀的功能，任何情況下均可單獨使用以上功能。以下通過附圖及實施例對本技術作進一步說明附圖說明圖1為正交振蕩器及加法器和電流放大器線路圖，圖2為鎖相放大器線路圖，圖3為利用本技術測量典型的變頻MOS樣品的CM－VG特性曲線，CM為MOS樣品的等效并聯(lián)電容，VG為柵電壓。運算放大器11、12產(chǎn)生正弦信號及余弦信號，并分別從1、4端輸出，經(jīng)運放13放大后由比較器LM319輸出與正弦、余弦信號同頻率及同位相的方波信號分別從3、5端輸出，提供線路的電流電源，單觸發(fā)斜坡電壓發(fā)生器均為現(xiàn)有技術的常規(guī)電路，斜坡電壓發(fā)生器為由運算放大器組成的積分電路構成。斜坡電壓由2端輸入，正弦輸入及斜坡信號經(jīng)加法器14、15疊加放大后加在樣品上，樣品上信號經(jīng)電流放大器16放大后從6端輸至鎖相放大器，經(jīng)二級同步積分器17、18放大后輸出為方波，經(jīng)由運放20、21組成的相關器電路輸出直流電平，鎖相放大器中積分電路的模擬開關4053可以按正交信號發(fā)生器輸出的方波控制信號輸入記錄儀表或其它顯示儀。權利要求1.一種半導體界面態(tài)參數(shù)測量儀，由外殼，測試信號產(chǎn)生裝置及經(jīng)樣品后信號放大裝置等組成，產(chǎn)生的信號施加在樣品上，樣品上信號經(jīng)鎖相放大器放大輸出，其特征是測試信號裝置為產(chǎn)生正弦及余弦信號的正交振蕩器的斜坡電壓發(fā)生器，正交振蕩器輸出正弦信號及經(jīng)移相電路移相π/2的余弦信號，同時由正弦或余弦信號控制產(chǎn)生相同頻率的兩種位相差π/2的方波信號控制鎖相放大器的積分開關，正交信號之中的一種正弦或余弦信號加上斜坡電壓施加在樣品上，樣品上信號經(jīng)鎖相放大器放大輸出。專利摘要本技術為半導體界面態(tài)參數(shù)測量儀，它產(chǎn)生正交信號另與斜坡電壓信號疊加后施加在樣品上，樣品上取出的信號經(jīng)電流放大后輸至鎖相放大器放大輸出至記錄裝置。鎖相放大器中積分電路的模擬開關由與正弦或余弦信號同頻率及位相的方波信號控制。本技術在測試中同時考慮到電容及電導參量，對樣品的漏電流要求不高，同時提高了測量精度，兼具高頻C-V準靜態(tài)C-V等測量儀的功能。文檔編號G01R31/26GK2098691SQ90227050公開日1992年3月11日 申請日期1990年12月30日 優(yōu)先權日1990年12月30日專利技術者張 榮, 鄭有炓, 王永生, 胡立群 申請人:南京大學本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種半導體界面態(tài)參數(shù)測量儀，由外殼，測試信號產(chǎn)生裝置及經(jīng)樣品后信號放大裝置等組成，產(chǎn)生的信號施加在樣品上，樣品上信號經(jīng)鎖相放大器放大輸出，其特征是測試信號裝置為產(chǎn)生正弦及余弦信號的正交振蕩器的斜坡電壓發(fā)生器，正交振蕩輸出正弦信號及經(jīng)移相 電路移相π／２的余弦信號，同時由正弦或余弦信號控制產(chǎn)生相同頻率的兩種位相差π／２的方波信號控制鎖相放大器的積分開關，正交信號之中的一種正弦或余弦信號加上斜坡電壓施加在樣品上，樣品上信號經(jīng)鎖相放大器放大輸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張榮，鄭有，王永生，胡立群，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：實用新型
國別省市：32[中國|江蘇]