Автоматизированная система диагностики полупроводниковых структур
Анализ автоматизированной системы диагностики полупроводниковых структур, позволяющей с высокой достоверностью и оперативностью определять время жизни носителей заряда. Параметры энергетических уровней, вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.05.2017 |
Размер файла | 84,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Автоматизированная система диагностики полупроводниковых структур
Богданов С. А.
Технологические маршруты изготовления интегральных схем (ИС) включают последовательность операций, сопровождающихся формированием кристаллографических дефектов, влияющих на электрофизические свойства и характеристики элементов ИС, надежность и процент выхода годной продукции [1-7]. В связи с этим актуальна проблема диагностики структур твердотельной электроники и элементов ИС.
В статье рассмотрена автоматизированная система диагностики (АСД) полупроводниковых структур, позволяющая с высокой достоверностью и оперативностью определять время жизни носителей заряда и параметры глубоких энергетических уровней, вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики тестовых структур твердотельной электроники.
Методическое обеспечение АСД включает в себя методы: динамической спектроскопии глубоких уровней; равновесных высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ); модуляции проводимости полупроводника [8-12].
АСД состоит из подсистемы определения параметров глубоких энергетических уровней в полупроводниках, подсистемы определения электрофизических свойств границы раздела диэлектрик-полупроводник структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП), подсистемы определения времени жизни неосновных носителей заряда. Высокоскоростное сопряжение указанных подсистем с ЭВМ позволяет сохранять экспериментальные данные на жестком диске для последующей обработки в соответствии с методическим обеспечением.
Структурная схема подсистемы определения параметров глубоких энергетических уровней в полупроводниках изображена на рис. 1. Она состоит из: криостата, включающего в себя контактирующее устройство для тестовой структуры (Сх) и датчик температуры (ДТ), представляющий собой платиновый термометр сопротивления; C-V-характериограф; устройство формирования и сопряжения (УФС); устройство определения температуры (УОТ); ЭВМ типа IBM PC.
Рис. 1 - Структурная схема подсистемы определения параметров глубоких энергетических уровней
автоматизированный полупроводниковый заряд амперный
C-V-характериограф служит для измерения емкости тестовой структуры в диапазоне от 1 до 103 пФ при предельном разрешении 10-3 пФ, передачи сигнала релаксации емкости C(t) для дальнейшей обработки в УФС, а также подачи на тестовую структуру напряжений смещения, импульсов смещения (ИСм) и нулевой линии (НЛ), предназначенного для балансировки измерительного емкостного моста.
Формирование импульсов выборки, смещения, НЛ, с заданным временным положе-нием и длительностью обеспечивает УФС. Кроме того, в УФС происходит аналого-цифровое преобразование (АЦП) сигнала C(t) для последующей передачи в ЭВМ.
УОТ используется для измерения падения напряжения на ДТ, его аналого-цифрового преобразования и передачи в ЭВМ для определения температуры исследуемой структуры. Разрешающая способность по температуре составляет 0,1 К в диапазоне от 73 К до 773 К [13].
Структурная схема подсистемы определения электрофизических свойств границы раздела диэлектрик-полупроводник приведена на рис. 2 и включает в себя: криостат; УОТ; измеритель цифровой Е7-12; блок напряжения смещения (БНС); ЭВМ; блок сопряжения и контроля (БСК).
Рис. 2 - Структурная схема подсистемы определения электрофизических свойств границы раздела диэлектрик-полупроводник
БСК обеспечивает сопряжение с ЭВМ современных высокоточных цифровых приборов для дистанционного управления и передачи показаний по интерфейсу IEEE-488 (канал общего пользования (КОП)), а также разработанными блоками изме-рительной аппаратуры на скорости до 1 Мбайта/с, что позволяет применять высокоскоростные АЦП.
БНС дает возможность устанавливать на исследуемой структуре напряжения смещения в диапазоне от минус 100 В до плюс 100 В с шагом установки 1 мВ, контролировать ток утечки и измерять её ВАХ. В БНС для перекрытия указанного диапазона напряжений с шагом 1мВ установлено два 16 битных цифро-аналоговых преобразователя.
Структурная схема подсистемы определения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниках изображена на рис. 3. В качестве исследуемых об-разцов помимо p-n-переходов могут выступать полупроводниковые материалы p- и n-типа проводимости с соответствующими контактами, обеспечивающими режим ин-жекции неосновных носителей в полупроводниковый материал.
Рис. 3 - Структурная схема подсистемы определения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниках
Подсистема определения времени жизни неосновных носителей заряда включает в себя: контактирующее устройство; коммутатор; БНС; АЦП; БСК.
Коммутатор позволяет подавать с БНС на исследуемый образец импульсы тока различной амплитуды, длительности и скважности, а также импульс формовки точечного контакта. Регистрируемые импульсы падения напряжения с исследуемого образца поступают с коммутатора на вход АЦП, затем в БСК и ЭВМ.
ЭВМ производит обработку полученных данных и определяет величину времени жизни неосновных носителей заряда от 2 мкс с разрешением в 0,1 мкс в исследуемом образце с удельным сопротивлением в диапазоне с = 0.1 ч 500 Ом·см.
Полученные с помощью АСД экспериментальные данные могут быть использованы в разработанных моделях [14-19] для повышения достоверности определения электрофизических свойств и характеристик структур твердотельной электроники.
Литература
1. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии [Текст] / Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 475 с.
2. Милнс А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках [Текст] / - М.: Мир, 1977. - 562 с.
3. Богданов С.А. Моделирование влияния многозарядных примесных центров на вольт-амперные характеристики контактов металл-полупроводник с барьером Шоттки [Текст] // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 4. С. 111 - 115
4. Богданов С.А., Захаров А.Г., Писаренко И.В. Влияние электрического поля контакта с барьером Шоттки на перераспределение примесных атомов в полупроводнике [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 2. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1623 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
5. Богданов С.А., Захаров А.Г., Писаренко И.В. Модификация поверхности чувствительного слоя сенсора газа электроискровой обработкой [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 1. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2013/1528 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
6. Богданов С.А., Захаров А.Г., Писаренко И.В. Влияние многозарядных примесных центров на распределение потенциала в приповерхностной области полупроводника [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 1. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2013/1530 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
7. Богданов С.А., Захаров А.Г., Лытюк А.А. Диффузионная модель процесса деградации контактов металл-полупроводник с барьером Шоттки [Текст] // Известия ЮФУ. Технические науки. 2012. № 1. С. 53 - 58
8. Lang D. V. Deep level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors [Текст] // J. Appl. Phys., - 1982. - Vol.№ 7. - P. 3023 - 3032.
9. Берман Л. С., Лебедев А. А. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках [Текст] / - Л.: Наука,1981. - 176с.
10. Захаров А.Г., Богданов С.А., Набоков Г.М. Определение свойств структур твердотельной электроники методами ем-костных характеристик [Текст]/ - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. - 108 c.
11. Gassoumi M., Bluet J.M., Guillot G., Gaquiиre C., Maaref H. Characterization of deep levels in high electron mobility transistor by conductance deep level transient spectroscopy [Текст] // Materials Science and Engineering: C. - 2008. Т. 28. № 5-6. - P. 787 - 790.
12. Ali A., Asghar M., Gouveas T., Hasan M.-A., Zaidi S.H. Influence of deep level defects on the performance of crystalline silicon solar cells: experimental and simulation study [Текст] // Solar Energy Materials & Solar Cells. - 2011. Т. 95. № 10. - P. 2805 - 2810.
13. Захаров А.Г., Богданов С.А., Варзарев Ю.Н., Набоков Г.М. Устройство для определения температуры полупроводнико-вой структуры при измерении параметров глубоких энергети-ческих уровней [Текст] // Известия ТРТУ. - Таганрог: ТРТУ, 2004. № 8 (43). - С. 214-215.
14. Захаров А.Г., Богданов С.А., Лытюк А.А. Прогнозирование положения уровня Ферми в полупроводнике чувствительного слоя сенсора газа [Текст] // Известия вузов. Северо-Кав-казский регион. 2011. № 4. С. 34-36.
15. Богданов С.А., Захаров А.Г., Лытюк А.А. Моделирование распределения потенциала в барьерах Шоттки с учетом краевых эффектов [Текст] // Нано- и микросистемная техника. 2011. № 5. С. 12-15.
16. Захаров А.Г., Богданов С.А. Вольт-фарад-ные характеристики МДП-структур с учетом однозаряд-ного глубокого энергетиче-ского уровня [Текст] // Известия вузов. Северо-Кав-казский регион. 2007. № 5. С. 22-24.
17. Захаров А.Г., Котов В.Н., Богданов С.А. Моделирование распределения потен-циала в барьерах Шоттки транзистора с металлической базой [Текст] // Нано- и микросистемная техника. 2007. № 4. С. 45-47.
18. Захаров А.Г., Богданов С.А. Моделирование вольт-фарадных характеристик МДП-структур с неоднородным рас-пределением основной леги-рующей примеси [Текст] // Извес-тия ТРТУ. - Таганрог: ТРТУ, 2006. № 9. - С. 57-61.
19. Захаров А.Г., Богданов С.А. Моделирование распределения потенциала в при-поверхност-ной области полупроводника с глубокими уровнями [Текст] // Известия ТРТУ. - Та-ганрог, 2005. № 9. - С. 217-222.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Элементарная теория вольт–фарадных характеристик МДП-структур. Область пространственного заряда полупроводника. Вольт-фарадные характеристики идеальной и реальной МДП-структуры. Эффект памяти в металл-сегнетоэлектрик-полупроводниковых структурах.
контрольная работа [214,3 K], добавлен 12.02.2016Электрическая дуга - физическое явление, один из видов электрического разряда в газе. Образование и основные свойства дуги, ее использование в сварочных работах. Методы гашения электрической дуги, ее вольт-амперные характеристики при горении и гашении.
реферат [164,1 K], добавлен 08.04.2012Применение ионно-имплантированных структур при изготовлении полупроводниковых приборов. Использование импульсного фотонного отжига для устранения радиационных дефектов в имплантированных слоях. Особенности лазерного воздействия на монокристаллы GaAs.
курсовая работа [6,5 M], добавлен 18.06.2012Обзор современных средств очистки и диагностики внутренней полости нефтепроводов. Разработка программы управления технологическими процессами на камере пуска и приёма средств очистки, диагностики для промышленного контроллера. Устройство и работа системы.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 22.04.2015Разработка функциональной и структурной схемы автоматизированной системы управления процессом атмосферной перегонки нефти. Разработка соединений и подключений. Программно-математическое обеспечение системы. Расчет экономического эффекта от внедрения АСУ.
дипломная работа [7,8 M], добавлен 11.08.2011История дисциплины "Техническая диагностика". Теоретические принципы технической диагностики. Установление признаков дефектов технических объектов. Методы и средства обнаружения и поиска дефектов. Направления развития методов и средств диагностики.
реферат [1,1 M], добавлен 29.09.2008Анализ технологических схем и технических решений для регулировки температурного режима работы танковых двигателей. Описание автоматизированной системы управления температурным режимом. Военно-техническая оценка эффективности предлагаемого устройства.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 16.03.2023Изучение исходных данных устройства, выбор концепции станочной системы и оценка требуемой ее гибкости. Разработка технологического маршрута изготовления детали типа вал, концепции системы управления, контроля и диагностики. Рассмотрение общей планировки.
курсовая работа [193,2 K], добавлен 22.03.2014Организация и режим работы станции диагностики гусеничных машин. Определение количества технического обслуживания и ремонтов по номограмме. Планировка станции диагностики гусеничных машин. Расчет численности работающих, количества постов и площади.
курсовая работа [81,8 K], добавлен 05.12.2012Организационно-правовая основа деятельности СХПК "Алматы". Обьективно-ориентированый подход при проектировании автоматизированной системы управления. Основные недостатки системы. Распределенная обработка данных. Сравнение SQL-серверов фирм-производителей.
дипломная работа [137,9 K], добавлен 19.09.2010