Введение
ГЛАВА 1. Методы исследования полупроводниковых структур и автоматизация измерений 16
1.1. Производство имс и этапы контроля электрических параметров 19
1.2. Этапы автоматизации измерения электрических величин
1.2.1. Автоматизация без использования ЭВМ 22
1.2.2. Автоматизация с использованием ЭВМ для обработки информации 26
1.2.3. Автоматизация с использованием ЭВМ для управления и обработки информации 28
1.2.4. Цифровые интерфейсы ввода/вывода
1.2.4.1. Интерфейсы КАМАК, МУЛЬТИБАС, ФАСТБАС 32
1.2.4.2. Современные интерфейсы ввода/вывода (ISA, PCI, USB) 34
1.2.5. Автоматизация измерений на базе программного пакета LabVIEW 36
1.3. Электрические методы исследования свойств полупроводниковых структур 38
1.3.1. Метод вольт - амперных характеристик 3 9
1.3.2. Методы вольт-фарадных характеристик 41
1.3.3. Метод вольт - сименсных характеристик 43
1.3.4. Метод фото ЭДС 44
1.3.5. Метод нестационарной спектроскопии глубоких уровней 45
1.3.6. Метод релаксационной оптоэлектронной спектроскопии глубоких уровней 46
Выводы по главе 1 47
ГЛАВА 2. Техническая реализация методов для автоматизации исследования МДП-структур
2.1. Метод измерения тока, протекающего через полупроводниковую структуру 50
2.2. Методы измерения емкости полупроводниковой струтуры
2.2.1. Мостовые схемы 52
2.2.2. Схемы делителей напряжения 54
2.2.3. Схема дифференциатора
2.2.3.1. Теоретическое рассмотрение 60
2.2.3.2. Экспериментальное исследование схемы 61
2.2.3.3. Оценка случайной погрешности метода 66
2.3. Методы измерения разности фаз 67
2.3.1. Безынерционные методы 68
2.3.1.1. Метод линейной развертки 6 8
2.3.1.2. Метод круговой развертки 68
2.3.1.3. Метод фигур Лиссажу 69
2.3.2. Инерционные методы 70
2.3.2.1. Фазовый детектор 70
2.3.2.2. Метод электронного реле 70
2.3.2.3. Метод трех амплитуд 71
2.4. Выбор схемы для автоматизации измерения ВФХ 74
2.4.1. Анализ методики измерения 76
2.4.1.1. Определение параметров схемы замещения 77
2.4.1.2. Определение составляющих импеданса 78
2.4.2. Схема подачи напряжения 81
2.5. Методы измерения фэдс полупроводниковой струтуры 83
Выводы по главе 2 86
Глава 3. Разработанные приборы для автоматизированного измерения параметров МДП структур 88
3.1. Автоматизированный измеритель «ВФХ - 1» 88
3.1.1. Блок преобразования емкости в напряжение 90
3.1.2. Блок аналога - цифрового преобразования 92
3.1.3. Блок цифро - аналогового преобразования 93
3.1.4. Блок ввода/вывода 93
3.1.5. Программа автоматизированного управления «ВФХ - 1» 96
3.1.6. Технические характеристики «ВФХ-1» 98
3.2. Автоматизированный измеритель «ВФХ - 2» 98
3.2.1. Блок преобразования емкости в напряжение 99
3.2.2. Блок ввода/вывода 101
3.2.3. Программа управления экспериментом 104
3.2.4. Технические характеристики «ВФХ-2» 106
3.3. Автоматизированный измерительный комплекс «метроном» 106
3.3.1. Структурная схема автоматизированного комплекса 107
3.3.2. Схема блока преобразования параметров
3.3.2.1. Генератор тестового сигнала 108
3.3.2.2. Модуль автоматизированного измерения ВФХ 110
3.3.2.3. Модуль автоматизированного измерения ВАХ 111
3.3.2.4. Модуль автоматизированного измерения ФЭДС 112
3.3.2.5. Модуль коммутации аналогового сигнала 113
3.3.2.6. Меры повышения точности измерений
3.3.3. Цифровой блок 115
3.3.4. Программное обеспечение комплекса
3.3.4.1. Функции WinAPI для управления комплексом 117
3.3.4.2. Многопоточность 118
3.3.4.3. Пользовательский интерфейс 118
3.3.5. Технические характеристики автоматизированного измерительного комплекса «М ЕТРОНОМ» 120
3.4. Сравнение характеристик разработанного автоматизированного измерительного комплекса «метроном» с аналогами 121
Выводы по главе 3 124
ГЛАВА4. Измерения на разработанных автоматизированных приборах 125
4.1. Измерения на автоматизированном измерителе «вфх - 2» 125
4.2. Измерения на автоматизированном копмлексе «метроном» 127
4.2.1. Измерение ВАХ полупроводниковых структур 127
4.2.1.1. Измерение ВАХ р-n переходов 128
4.2.1.2. Измерение ВАХ кремниевых МДП-структур 128
4.2.1.3. Измерение ВАХ пробитых кремниевых МДП-структур
4.2.2. Обсуждение результатов измерений 130
4.2.3. Измерение ВФХ полупроводниковых структур
4.2.3.1. Измерение ВФХ кремниевых МДП-структур 130
4.2.3.2. Влияние поляризации МДП - структур на их параметры 132
4.2.3.3. Влияние засветки МДП - структур на их параметры 134
4.2.3.4. Комбинированное воздействие
4.2.4. Обсуждение результатов 138
4.2.5. Автоматический расчет параметров по методу Термана
4.2.5.1. Метод Термана 139
4.2.5.2. Расчет теоретической высокочастотной ВФХ 140
4.2.5.3. Описание программы расчета спектра плотности поверхностных состяний
4.2.6. Обсуждение результатов 147
4.2.7. Результаты измерения спектра ППС МДП-структур 148
4.2.8. Обсуждение результатов измерений 152
4.2.9. Измерение ФЭДС МДП-структур и фотодиодов 152
4.2.9.1. Полевые зависимости ФЭДС кремниевых структур 153
4.2.9.2. Частотные зависимости ФЭДС кремниевых МДП-структур 157
4.2.9.3. ФЭДС в поляризованных МДП-структурах 158
4.2.10. Обсуждение результатов измерения 161
4.3. Физическая модель исследуемой мдп-структуры в составе полевого транзистора 162
Выводы по главе 4 168
Заключение 171
Список использованной литературы
