专利名称：半导体界面态变频c-v测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体界面态相关参数的测量仪器的制造。
在各种半导体器件中，界面态的存在对器件的性能、可靠性、稳定性有主要影响。半导体界面态常可等效成一个电导及一电容，目前的测量方法常采用在样品上施加一交变电压，将样品上产生的信号检出放大。目前对不同半导体材料组成的界面态发展了不同的测量方法及仪器，如高频C－V法，准静态C－V法，交流电导法等。高频C－V法不能给出界面态参数的能量分布。准静态C－V法对样品的漏电电流要求小于10－13安培，交流电导法对漏电电流要求更高，需在真空或保护气氛中测量。还有些测量法不能给出确定的测量结果，因而不能用于在线检测。
本实用新型的目的设置一种在不同频率范围内使用、对样品漏电没有特殊要求、直接得出界面态各参数的、可在线使用的高精度的半导体界面态测量仪，特别用于MIS(金属－绝缘体－半导体)、MS(金属－半导体)半导体、HJ(异质结构的界面态参数测试。
本实用新型的技术解决方案是在样品上加一微小交流信号，则流过样品的电流由两部分组成，第一项为与信号同相位分量，第二项为超前信号位相π／2分量。利用锁相技术测出超前π／2的幅值，即可以求得界面态电容CP，界面态时间常数τ，进而可求得界面态密度和俘获截面。本实用新型所用测试信号装置为同时产生正弦及余弦信号的正交振荡器和斜坡电压发生器，正弦或余弦信号与斜坡电压信号迭加后施加在样品上，样品上取出信号经电流放大器后输至锁相放大器放大输出至记录装置。因为正交振荡器可同时输出位相相差π／2的正弦和余弦信号及相应相位的方波信号(负半周时没有输出)，当正弦信号通过加法器与斜坡电压叠加后加在待测样品上，将与正弦信号同相位的方波信号拨入锁定放大器中控制积分电路的模拟开关，则锁定放大器的输出端可获得超前正弦信号π／2位相信号，它与待测电容成正比。如将输入控制信号输入端的信号换作与余弦信号同位相的方波信号，则可在输出端得到与正弦信号同位相信号(同相分量)的幅度，它与待测电导成正比。如果固定与正弦或余弦信号之一种信号同位相的方波信号作为锁定放大器的控制信号，那么分别输出正交振荡器的正弦和余弦信号与斜坡电压叠加后加到待测样品上，则同样可获得分别与电容和电导成正比的垂直分量和同相分量的幅值。用标准电容和标准电导代替待测样品接入电路，则可对样品和电容和电导进行定标。改变振荡器的振荡频率，则可以测得样品随频率变化的电容、电导，从而可确定界面态的各参量及其它界面特性参数。
本实用新型的测试中同时考虑到电容及电导参量，因而对样品的漏电流要求不高，同时提高了测量精度。可以方便地随信号频率改变而得到相应的测量结果，如果在输出端后配置相应的数据采集和处理系统则可以立即得出图谱及相应的参数计算结果。可以方便用于在线检测。另外，本实用新型兼具高频C－V，准静态C－V和交流电导法测量仪的功能，任何情况下均可单独使用以上功能。
以下通过附图及实施例对本实用新型作进一步说明
图1为正交振荡器及加法器和电流放大器线路图，图2为锁相放大器线路图，图3为利用本实用新型测量典型的变频MOS样品的CM－VG特性曲线，CM为MOS样品的等效并联电容，VG为栅电压。运算放大器11、12产生正弦信号及余弦信号，并分别从1、4端输出，经运放13放大后由比较器LM319输出与正弦、余弦信号同频率及同位相的方波信号分别从3、5端输出，提供线路的电流电源，单触发斜坡电压发生器均为现有技术的常规电路，斜坡电压发生器为由运算放大器组成的积分电路构成。斜坡电压由2端输入，正弦输入及斜坡信号经加法器14、15叠加放大后加在样品上，样品上信号经电流放大器16放大后从6端输至锁相放大器，经二级同步积分器17、18放大后输出为方波，经由运放20、21组成的相关器电路输出直流电平，锁相放大器中积分电路的模拟开关4053可以按正交信号发生器输出的方波控制信号输入记录仪表或其它显示仪。
权利要求1.一种半导体界面态参数测量仪，由外壳，测试信号产生装置及经样品后信号放大装置等组成，产生的信号施加在样品上，样品上信号经锁相放大器放大输出，其特征是测试信号装置为产生正弦及余弦信号的正交振荡器的斜坡电压发生器，正交振荡器输出正弦信号及经移相电路移相π/2的余弦信号，同时由正弦或余弦信号控制产生相同频率的两种位相差π/2的方波信号控制锁相放大器的积分开关，正交信号之中的一种正弦或余弦信号加上斜坡电压施加在样品上，样品上信号经锁相放大器放大输出。
专利摘要本实用新型为半导体界面态参数测量仪，它产生正交信号另与斜坡电压信号叠加后施加在样品上，样品上取出的信号经电流放大后输至锁相放大器放大输出至记录装置。锁相放大器中积分电路的模拟开关由与正弦或余弦信号同频率及位相的方波信号控制。本实用新型在测试中同时考虑到电容及电导参量，对样品的漏电流要求不高，同时提高了测量精度，兼具高频C-V准静态C-V等测量仪的功能。
文档编号G01R31/26GK2098691SQ90227050
公开日1992年3月11日 申请日期1990年12月30日 优先权日1990年12月30日
发明者张 荣, 郑有炓, 王永生, 胡立群 申请人:南京大学