автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Аппаратно-программный комплекс для автоматизации технологического процесса производства приборов микро- и оптоэлектроники

На правах рукописи

Зайцев Николай Геннадьевич

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПРИБОРОВ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

Специальность 05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами» (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степ

у™

кандидата технических наук

003163004

ТОМСК 2007

Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Научный руководитель - доктор технических наук профессор

Гроян Павел Ефимович Официальные оппоненты, доктор технических наук профессор

Защита состоится 14 ноября 2007 г. в 16 час 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212 268 02 при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу 634034, г. Томск, ул. Белинского, 53 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТУСУРа

Замятин Николай Владимирович

(ТУСУР);

кандидат физико-математических наук Надеев Александр Иванович (Институт оптики атмосферы Томского филиала Сибирского отделения РАН)

Ведущая организация — Институт автоматики и

электрометрии СО РАН (г. Новосибирск)

Автореферат разослан «-¿3 » ^_2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета — А Я Клименко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные устройства микро- и оптоэлектроники характеризуются большим количеством используемых в них базовых элементов, а так же возрастающей сложностью функциональных связей, как между отдельными элементами устройства, так и их отдельными блоками К тому же при уменьшении линейных размеров полупроводниковых приборов сказывается квантовая природа электронов, которая не влияла на работу устройств предыдущего поколения Для определения параметров изготавливаемых устройств на узловых этапах технологической линии по их производству необходимо контролировать большое количество электрических параметров и характеристик, определяющих эксплуатационные свойства изделия с цепью выявления дефектообразующих технологических операций

Для осуществления метрологического контроля поточного производства полупроводниковой продукции предполагается создание высокопроизводительного измерительного оборудования, способного контролировать весь набор базовых параметров изготавливаемого устройства (проводимость, концентрация активных носителей заряда, электрические дефекты и т д ) Данное оборудование, кроме высокой скорости измерения должно иметь высокие метрологические показатели В связи с этим, метрологический процесс немыслим без применения автоматизации контроля и испытаний с использованием средств вычислительной техники, где в качестве базовой основы необходимо использовать высокопроизводительные ЭВМ и устройство сопряжения метрологического прибора с ней ЭВМ должна реализовывать не только функцию управления, но и функции вычисления и обработки полученной информации, что также немаловажно при больших объемах данных Создание на научной основе автоматизированных систем управления технологическими процессами, их последовательная увязка по иерархическим уровням и интеграция в единую систему сбора, обработки данных и оперативного управления повышает эффективность всех звеньев производства Кроме этого применение автоматизации в производстве и изучении полупроводниковых приборов определяет

производительность труда, а также позволяет изучать быстропротекающие процессы и явления, требующие особых условий для наблюдения, реализовывать процессы, где необходимо выполнение большого количества однотипных действий

Таким образом, разработка автоматизированных систем научных исследований для метрологического контроля, измерения характеристик объекта исследования есть неизбежное следствие развития науки и технического прогресса

Можно выделить следующие функции автоматизации уменьшение или полное исключение участия человека в измерительных действиях и сценарии эксперимента, уменьшение времени процесса, повышение производительности, повышение надежности, точности, фиксирование быстропротекающих процессов, повышение экономической эффективности, а также возможно получение первичной информации в реальном времени о ходе процесса в наглядной форме

Анализ литературных данных показал, что российская промышленность не производит автоматизированных комплексов для исследования свойств полупроводниковых приборов Среди предложений зарубежных производителей интерес представляют решения от фирм N1, КЕГГНЬЕУ Аппаратные и программные ресурсы предлагаемых решений достаточно мощные, но в применении к поставленной задаче имеют несколько недостатков применяемые в них модули лишены устройств, которые взаимодействуют непосредственно с объектом исследования, неремонтопригодны, имеют высокую стоимость и не имеют программного и аппаратного сопровождения Пакет аппаратных и программных средств ЬаЬУ1е\цг от фирмы «№йопа1 ХпБйптеп!», или пакет в системе 4200-8С8 от фирмы КЕГГНЬЕУ обладают широкими возможностями в измерении напряжения (от единиц микровольт), тока (от единиц пикоампер), их отображение, обработку, но лишены непосредственно самих преобразователей, исследуемых физических параметров в электрический сигнал Комплектование такими преобразователями измерительных комплексов потребует дополнительных затрат на доработку В итоге за счет соединительных связей блока преобразования и самого комплекса в целом измерения могут оказаться не высокой точности Разработка самого блока преобразования исследуемого параметра в электрический сигнал достаточно сложная задача, так как необходима реализация таких высокоточных измерителей, как измеритель емкости, фазового сдвига, а так же квадратичного детектирования и др Разработка каждого из указанных элементов ймеег множество трудностей связанных с шумами, стабильностью схемы и линейностью преобразователя, а также точностью

Известны разработки измерительных комплексов, которые кроме схем измерения электрических параметров имеют указанные выше схемы измерения и преобразования величин исследуемого полупроводникового прибора Такие комплексы собраны в едином корпусе и содержат указанные схемы, но, как правило, обладают невысокими метрологическими возможностями и ограниченной функциональностью Поэтому их применение носит ограниченный характер Комплексы, обладающие высокими измерительными возможностями, достигают это за счет использования высокоточных измерительных приборов-моноблоков, выпускаемых

промышленностью В результате полученные измерительные комплексы обладают большими габаритными размерами, имеют много внешних соединений и высокую стоимость Поиск новых решений и подходов к измерению параметров полупроводниковых структур с применением автоматизации позволит создать измерительный комплекс, который будет лишен указанных выше недостатков

Таким образом, разработка автоматизированных методов исследования полупроводниковых структур, а также автоматизированных комплексов является актуальной В связи с этим, необходимы научные и технические исследования, разработки, модели, предназначенные для автоматизации и интеллектуальной поддержки процессов управления автоматизированным

измерительным комплексом, в котором реализованы взаимодополняющие друг друга базовые измерительные методики, сочетающие широкие метрологические возможности с широким диапазоном измеряемых характеристик и параметров, а также возможность обработки результатов измерений современными программными и вычислительными средствами

Цель диссертационной работы является автоматизация измерения параметров полупроводниковых приборов при их изготовлении, обработка и отображение результатов измерения с использованием современных программных средств и создание автоматизированного аппаратно-программного комплекса, сочетающего возможность измерения набора электрических параметров и характеристик исследуемого объекта по адаптированным и взаимодополняющим друг друга измерительным методикам с высокой точностью измерения Для достижения поставленной цели решались следующие задачи • Выбор базовых измерительных методик, позволяющих

получить максимальный о&ьем информации об исследуемом полупроводниковом приборе

• Разработка и модернизация методологических и аппаратных средств по реализации этих методик, взаимодополняемых и технически сопрягаемых

• Разработка и изготовление автоматизированного аппаратно-программного комплекса, реализующего выбранные методики исследования полупроводниковых приборов в автоматизированном режиме

• Составление алгоритмов и программ, реализующих функции управления комплексом и обработки результатов измерения

• Проведение натурных испытаний комплекса на реальных объектах с целью выяснения его возможностей

Научные положения, выносимые на защиту

• Разработан способ для автоматизированного построения высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ) МДП-структур, по сравнению с существующими, данный метод имеет высокую скорость измерения и линейную зависимость выходного напряжения от величины измеряемой емкости

• Предложен способ автоматизированного измерения вольт-сименсных характеристик (ВСХ) с применением нового способа измерения ВФХ и схемы измерения разности фаз двух синусоидальных сигналов методом «трех амплитуд»

• Разработан автоматизированный многофункциональный аппаратно-программный комплекс для определения параметров МДП-структур с применением разработанных способов Комплекс позволяет определять вольт-амперные характеристии (ВАХ), вольт-фарадные характеристии, фогоэдс (ФЭДС) и получать базовые электрические параметры и характеристики полупроводникового прибора

• Разработаны алгоритм и программа автоматизированного расчета характеристик МДП-структуры, а также спектра плотности поверхностных состояний (ППС), позволяющая быстро производить оценку параметров структуры, исследовать электрофизические и фотоэлектрические свойства МДП-структуры и на их основе предлагать физическую модель исследуемого объекта Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и опубликованы в трудах. Всероссийской научно-практической конференции ТУСУР НИИ АЭМ (Томск 2003), Международной конференции АПЭП (Новосибирск, 2004), Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (Томск, 2005), Всероссийской НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов (2006, 2007, Томск), 7-ой Международной сибирской школы семинара по электронным

приборам и материалам EDM-2006 (ШЕЕ) (Алтай, 2006), Известия Томского политехнического университета (Томск, 2006), Четвертая международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления Опыт инновационного развития» (Томск, 2007) Научная новизна

• Предложен способ для измерения емкости синусоидальным тестовым сигналом с низкой амплитудой (< 25 мВ) и частотой 1 МГц или выше Способ позволяет, в отличие от распространенных способов на основе схем емкостных делителей и мостовых схем, использовать измеряемую емкость в виде активного элемента усилительного тракта, тем самых уменьшить погрешность измерения (0 75 %) и снизить воздействие внешних электромагнитных наводок

• Установлены теоретические зависимости влияния диэлектрического слоя МДП-структуры с высоким активным сопротивлением на результат измерения предложенным способом измерения емкости Доработана схема измерения разности фаз методом «трех амплитуд», для применения в автоматизации измерений вольт-сименсных характеристик МДП-структур

• Модернизированная схема измерения разности фаз между двумя синусоидальными сигналами методом «трех амплитуд» позволяет автоматизировать измерение разности фаз между сигналами синусоидальной формы, высокой частоты (1 МГц или выше) с низким временем измерения (ед мкс) Совместное применение метода «трех амплитуд» и предложенного способа измерения емкости позволяет выделить из импеданса МДП-структуры активную и реактивную составляющие, что позволяет точнее определять значение емкости при измерении вольт-фарадных характеристик

• Разработан аппаратно-программный комплекс, позволяющий, в отличие от аналогов, в едином измерительном цикле проводить исследование полупроводниковых приборов методами вольт-амперных, вольт-фарадных характеристик, фотоэдс Комплекс реализует предложенный способ измерения вольт-фарадных характеристик, имеет низкую погрешность, высокую скорость измерения и небольшие размеры

Достоверность результатов работы обеспечена использованием современной аналоговой и цифровой схемотехнике, диагностическими измерительными приборами, схемотехническими подходами, понижающими влияние шумов и наводок, применением адекватных физических методик расчета характеристик, математических алгоритмов (численных методов) и непротиворечивостью полученных

результатов и выводов с теоретическими выводами Подтверждена практическим применением разработанного автоматизированного комплекса с применением в качестве объекта исследования МДП-структур, р-п переходов Практическая ценность

• Создан универсальный аппаратно-программный комплекс, обладающий высокими метрологическими возможностями Разработанный автоматизированный аппаратно-программный комплекс является универсальным устройством, которое способно определять физические характеристики МДП-структур с применением нескольких методик в едином цикле измерения

• Разработан алгоритм и программа по расчету спектра ППС по методу Термана Алгоритм программы основан на анализе физических моделей МДП-структуры и различных теорий расчета идеальной ВФХ Использование программы позволяет в режиме «оп-1те» получить основные параметры структуры и спектр ППС, тем самым уменьшить время исследования

• Результаты разработки внедрены в научно исследовательскую работу и в учебный процесс на кафедрах физическая электроника (ФЭ) и электронные приборы (ЭП) ТУСУРа

• Использование разработанного автоматизированного аппаратно-программного комплекса и ЭВМ в качестве устройства сбора, обработки данных позволяет повысить точность проводимых измерений и точность обработки данных

Личный вклад автора заключается в постановке задач разработки, исследования и получения всех экспериментальных результатов, их обработке, обсуждений, формулировке моделей и механизмов процессов, создание измерительных устройств и разработке технологических алгоритмов для проведения процессов измерения Основные результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично

Рекомендации по использованию результатов. Рекомендуется для использования в технологических процессах по производству изделий электронной техники на предприятиях (в том числе г Томска — ФГУП«НИИПП», НПФ«Микран»), в научных целях для исследования электрофизических свойств МДП-структур в учебных целях при изучении курсов микроэлектроника, твердотельная электроника Публикации. По результатам исследований по теме диссертации опубликовано 14 работ, том числе 3 в центральных отечественных изданиях рекомендованных ВАК, получен один патент Российской Федерации на изобретение

Структура диссертации. Диссертация написана на 206 страницах, собственный текст диссертации на 140 страницах машинописного текста, содержит 83 иллюстрации, список цитируемой литературы из 138 наименований и состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность, основные цели, научная новизна и практическая ценность проделанной работы, а также личный вклад автора Излагается краткое содержание диссертации, формулируются выносимые на защиту научные положения Первая глава имеет три части, информация в которых носит обзорный характер

• В первой части рассмотрены технологические этапы производства МДП ИМС и этапы контроля электрических параметров с целью выявления дефектообразующих технологических операций

• Вторая часть посвящена вопросам развития автоматизации и современному состоянию вопроса Показаны этапы развития принципов автоматизации Представлено краткое описание наиболее распространенных цифровых стандартов прошлого и настоящего времени

• В третьей части рассмотрены наиболее распространенные электрические методы исследования полупроводниковых структур (ВАХ, ВФХ, ВСХ, ФЭДС, НСГУ, РОСГУ), показано какие характеристики структуры позволяет определить каждый из указанных методов Па основании проведенного анализа показано, что для получения более полной информации об электрических свойствах МДП-структуры необходимо использование несколько методик исследования

В заключение главы формируется набор методик исследования электрических свойств МДП-структур и принципы их автоматизации

Во второй главе рассмотрена техническая реализация способов исследования МДП-структур

Для измерения ВАХ целесообразно использовать схему резисгивного делителя (рис 1) Преимущество этой схемы заключается в ее простоте, а так же в том, что измеряемое напряжение на сопротивлении Ио линейно зависит от протекающего тока 1, что обеспечивает постоянную статистическую пмрешность измерения, которую возможно учесть при обработке результатов

Для измерения ВФХ рассмотрены мостовые схемы измерения емкости, которые, как показал их анализ, мало пригодны для

автоматизации (особенно быстропротекающих процессов), так как требуют постоянного баланса схемы.

Рис. 1. Схема резистивного делителя для измерения тока через МДП-структуру Ях на постоянном напряжении

и

С о

и

Рис.2. Схемы делителя напряжения для измерения емкости МДП-структуры

Рис.3. Сравнение кривых схемы емкостного делителя (рис.2.3) (Экспериментальные кривые: а.-СО=ЗнФ, б.-С0= 1нФ, в.-С0=112пФ. Теоретическая кри-вая-г. Теоретическая кривая с учетом дополнительных коэффициенгов - д.)

Для измерения ВФХ МДП-структур широко распространен способ, основанный на схеме емкостного делителя (рис.2). Он менее трудоемкий, чем мостовые способы, и для многих применений обладает достаточной точностью. К недостаткам данного метода можно отнести нелинейность зависимости измеряемого напряжения их от величины измеряемой емкости С,. На рис.3 представлены теоретическая и экспериментальные зависимости для схемы емкостного делителя (рис.2). Здесь кривая д. показывает зависимость их/иг от Сх/Со с учетом дополнительных коэффициенгов:

иж _]_ , (1)

"Ж

При а=5, (3=1, у=0.2, тр -0.05 теоретический расчет совпадает с экспериментальными данными. Из расположения коэффициентов а, Р, у, 11 видно, что наибольший вклад в несоответствие теории и эксперимента вносит способ включения измеряемой емкости в измерительную цепь (а) и шумы схемы (у).

Одним из возможных способов измерения емкости, является ее; использование в качестве элемента активного каскада измерительного устройства. Для реализации этой идей разработана схема на основе дифференцирующего ОУ (рис.4).

,.С2

и1 а

0А1

11вых

Рис.4. Схема идеального дифференциатора с частотной коррекцией

Рис.5. Зависимости ивЬ1х=ДС 1 ,Я2,С2) (а.-экспериментальная, б,— теоретическая, 1.-112 = 1 кОм, С2 = 200 пФ 2. - Я2 = 35.85 кОм, С2 = 10 пФ, 3. - К. = 182.8кОм, С2=0.66пФ,) Показанная схема также как и схема емкостного делителя достаточно проста в реализации и использовании и имеет существенное преимущество: напряжение на выходе схемы линейно зависит от измеряемого значения Сх (рис.5). Предлагаемый метод имеет следующие преимущества: линейная зависимость выходного напряжения от величины измеряемой емкости, высокая точность измерения (0.75%), широкий диапазон измеряемых емкостей, низкие требования к параметрам входного каскада схемы измерения, низкий уровень собственного шума, не высокая чувствительность к наводкам.

Для повышения точности измерения можно использовать инерционный метод «трех амплитуд» для измерения сдвига по фазе сигнала на выходе схемы относительно выходного. Это позволяет иг общей измеряемой проводимости исключить активную проводимость области пространственного заряда (ОПЗ) МДП-структуры.

Для измерения ФЭДС пригодны схемы измерения, как напряжения, так и фототока рис.6. Схемы обладают одинаковыми

информационными возможностями о свойствах структуры, поэтому выбор схемы регистрации фотоэлектрических свойств МДП-структуры зависит от конкретных задач в исследовании. Так как величина ФЭДС не превышает нескольких

микровольт, а величина фототока сотен пикоампер, то выбираемая схема операционного усилителя должна обладать входными характеристиками, которые как минимум на порядок выше указанных значений ФЭДС и фототока.

Третья глава посвящена разработке автоматизированных измерителей параметров МДП-структур. Разработано три устройства. Первое устройство «ВФХ-1» разработано для отработки идей автоматизации и схемотехнических решений. В данном измерителе автоматизировалась методика измерения ВФХ с применением схемы емкостного делителя. Устройство управляется разработанной программой на ЭВМ через разработанный контроллер ввода/вывода шины ISA. Диапазон прикладываемого напряжения к МДП-структуре -от-10£до+105с шагом от 0,1 В. Диапазон измеряемых емкостей -100... 10000 пФ. Погрешность измерения емкости на всех диапазонах -10 %. Основными схемотехническими недостатками разработанного измерителя «ВФХ-1» являются: высокий уровень шумов в усилителе переменного сигнала, использование шины ISA, использование

несовершенной схемы одно-полупериодного детектора напряжения.

Второе разработанное устройство - измеритель «ВФХ-2». Представляет собой доработанный измеритель «ВФХ-1». Отличие состоит в том, что для усиления слабого сигнала на выходе делителя используется одна ИМС, которая усиливает тестовый Рис.7. Внешний вид измерителя сигнал на частоте 1 МГц в 100 «ВФХ-2» в разобранном виде

а. б.

Рис.6. Схемы измерения ФЭДС. а. -измерение напряжения, б. -измерение фототока.

раз. Это позволяет использовать меньше ИМС, что приводит к снижению уровня шумов на выходе схемы. Для связи с ЭВМ разработан контроллер ввода/вывода локальной шины PCI. Внешний вид измерителя «ВФХ-2» в разобранном виде показан на рис.7. Диапазон прикладываемого напряжения к МДП-структуре - от -10 В до +10 В с шагом от 1 мВ, диапазон измеряемых емкостей - 10... 10000 пФ, погрешность измерения на всех диапазонах - 5 %. Разработанные устройства «ВФХ-1», «ВФХ-2» измеряют свойства полупроводниковых структур с использованием только одной методики. Для повышения качества измерений и информационных параметров об измеряемой структуре целесообразно применение нескольких методик измерения. Среди электрофизических методов наиболее востребованными являются: ВАХ, ВФХ, ФЭДС. С учетом этого разработан аппаратно-программный комплекс «Метроном», который позволяет автоматически измерять все эти параметры. Внешний вид комплекса показан на рис.8. Связь разработанного аппаратно-программного комплекса с ЭВМ осуществлена по последовательному интерфейсу RS-232. Для управления комплексом разработан новый программный интерфейс пользователя, позволяющий оператору в наглядной форме контролировать и

Диапазон прикладываемого напряжения к МДП-структуре от -10Z? до +10S с шагом от 600 мкВ, диапазон измеряемых емкостей -0.5...4000/?Ф, диапазон измерения тока -10...6I05 пА, диапазон измерения ФЭДС - от 10 мкВ до ед. В, диапазон изменения частоты модулированного излучения для измерения ФЭДС - 30. . 400 ООО Гц, длина волны излучения GaAs светодиода мощностью 1 мВт на удалении 1 см для измерений методом ФЭДС — 0,92 мкм, погрешность измерения на всех диапазонах не хуже 1%, погрешность измерения разности фаз - 1°. В четвертой главе представлены измерительные возможности разработанного измерителя «ВФХ-2» и аппаратно-программного комплекса «Метроном». Исследуемая структура подвергалась внешнему воздействию (поляризация и освещение).

управлять сценарием измерения.

Рис.8. Внешний вид комплекса «Метроном»

Рис.10. Фотоэдс МДП-сггруктуры после поляризации напряжением +50 В от частоты модуляции ИК излучателя при различных напряжениях смещения (а.: 1. — U = -10 В, 2. - U = -5 В, 3. - U = О В, 4. - U = 5 В, 5. - U = 9 В) и от приложенного напряжения смещения при различных частотах модуляции (б.: 1.— f = 50 кГц, 2. - f = 100 кГц, 3— f = 150 кГц, 4,- f = 200 кГц, 5. - f = 300 кГц)

Представленные в работе экспериментальные результаты не противоречат известным в литературе данным по поляризации кремниевых структур

б).

21п(1у)-3

Рис.9. ВФХ и спектр плотности ПС поляризованной МДП-структуры: 1,- исходная, 2.-после поляризации напряжением +50 В, 3. - после поляризации напряжением -50 В.

Измеренные вольт-фарадные характеристики МДП-структуры и рассчитанные по ним спектры плотности поверхностных состояний показаны на рис.9. Используя схему измерения фотоэдс, показано влияние поляризации на форму графика ФЭДС и связь этих изменений с физическими процессами в исследуемой структуре (рис.10).

На основании полученных данных предложена физическая модель электрических и ионных процессов, происходящих в полупроводниковой структуре за счет взаимодействия с электрическим полем

В заключении изложены основные результаты работы

1 Для получения более полной информации об электрических свойствах МДП-структуры необходимо использовать несколько методик исследования. Подбор этих методик должен производиться по определенным критериям, главным среди которых должен быть критерий получения от них взаимодополняющей информации Методику исследования можно представить в следующем порядке Первым методом исследования является метод вольт-амперных характеристик (ВАХ), который применяется для определения токов утечки через диэлектрик МДП-структуры Если токи утечки малы, то дальнейшее исследование продолжается методом высокочастотных (ВЧ) вольт-фарадных характеристик (ВФХ) Данный метод используется для исследования энергетических состояний на поверхности полупроводника Точность ВЧ метода ВФХ повышается, если исследования проводить не только реактивной составляющей импеданса структуры, но и активной составляющей методом вольт-сименсных характеристик Это позволит исключить из расчетов активные свойства полупроводникового прибора Далее применяется метод фотоэдс (ФЭДС) Он является чувствительным к центрам генерации и рекомбинации зарядов в полупроводниковом приборе -то, что не обнаруживает ни метод ВФХ, ни метод ВАХ Интегральный метод ФЭДС автоматизируется проще, чем локальный Для получения дополнительной информации о полупроводниковых структурах ее исследование осуществляется при наличии внешних воздействий (засветка, обработка электромагнитным полем, упругим электрическим напряжением)

2 С распространением ЭВМ класса PC IT/XT большинство разработок в области автоматизации физического эксперимента используют именно их, это делает распространенными шины передачи данных ISA, PCI, USB, RS232.

3 Разработанные автоматизированные измерители ВФХ-1 и ВФХ-2 позволили выработать подход к автоматизации физического эксперимента на примере автоматизации методики измерения вольт-фарадных характеристик МДП-структур Указанные приборы имеют не высокие метрологические характеристики (ВФХ-1 - 10%, ВФХ-2 -5%) Основным достоинством приборов является применение в них

разработанных устройств передачи данных через шины ISA (ВФХ-1) и PCI (ВФХ-2)

4 Учитывая вышеуказанные выводы, а также опыт, полученный при разработке автоматизированных измерителей ВФХ-1 и ВФХ-2, создан автоматизированный комплекс для измерения широкого набора электрофизических и фотоэлектрических параметров полупроводниковых структур Комплекс способен в автоматизированном режиме проводить исследование полупроводниковых приборов с использованием следующих методик ВАХ, ВФХ, ФЭДС В схеме измерения ВАХ за счет применения методов подавления шумов снижен нижний порог измеряемого тока (10 И/4), повышена точность и воспроизводимость результатов измерения, их временная стабильность Для измерения ВФХ вместо широко используемой схемы емкостного делителя применена разработанная схема измерения емкости на основе дифференцирующего усилителя В результате этого повышена точность измерения и расширен диапазон измеряемых емкостей В состав автоматизированного комплекса добавлена методика измерения величины ФЭДС в зависимости от приложенного напряжения к МДП-структуре и частоты модуляции светового потока, что позволило исследовать рекомбинационные свойства полупроводниковых структур, недоступные для исследования другими методами Автоматизированный измерительный комплекс обладает высокой точностью измерения, новыми метрологическими возможностями, высокой временной и температурной стабильностью и не содержит труднодоступных комплектующих, прост в изготовлении и настройке Для управления разработан программный интерфейс, позволяющий оператору в наглядной форме контролировать и управлять измерениями Работу с комплексом может осуществлять оператор, не имеющий специальной подготовки из-за доступного пользовательского интерфейса

5 Собравший в себе современные цифровые технологии автоматизированный измерительный комплекс на базе программного пакета LabVIEW мало пригоден для проведения физических исследований полупроводниковых структур Указанный комплекс имеет широкие возможности измерения тока и напряжения, но он лишен устройств для взаимодействия с полупроводниковой структурой и преобразования измеряемого параметра в величину тока или напряжения Данные модули являются главным звеном всего измерительного комплекса, определяющим объем полученной информации и ее достоверность Существующие разработки,

ориентированные на измерение параметров МДП-структур имеют большие размеры, используют выпускаемые промышленностью измерительные приборы и обладают меньшими техническими и метрологическими характеристиками в сравнении с разработанным автоматизированным измерительным комплексом

6 Технические характеристики разработанного автоматизированного комплекса прикладываемое напряжение к МДП-структуре от -10 В до +10 В с шагом от 600 мкВ, диапазон измеряемых емкостей - 0,5.. 4000 пФ, диапазон измерения тока - 10 6 105 пА, диапазон измерения ФЭДС от 10 мкВ до ед В, диапазон изменения частоты модулированного излучения для измерения ФЭДС — 30 400 000 Гц, длина волны излучения GaAs светодиода для измерения ФЭДС - 0,92 мкм, погрешность измерения на всех диапазонах — < 1 %, чувствительность измерителя емкости - < 0,01 пФ, чувствительность измерителя тока - 0 1 пА; погрешность измерения разности фаз - не хуже 1°

7 Экспериментальные исследования ВАХ р-n переходов на разработанном автоматизированном измерительном комплексе показали, что измерительный комплекс характеризуется широким диапазоном измерения токов, высокой точностью, низкими шумами, малыми случайными ошибками. Измеренные ВАХ диодов используются для определения их электрофизических параметров (высота барьера, концентрация легирующей примеси характер распространения лигатуры, наличие электрических включений в область р-n перехода) Измерения МДП-структур показали, что данный комплекс способен определять изолирующие свойства диэлектрика и определять пригодность МДП-структуры для исследования методами ВФХ и ФЭДС

8 Натурные испытания методики ВФХ на разработанном автоматизированном аппаратно-программном комплексе без внешнего воздействия и с ним позволяют утверждать, что прибор точно фиксирует изменения параметров структуры Это свидетельствует о том, что прибор определяет истинные свойства полупроводниковых приборов

9 Использование полевых и частотных зависимостей ФЭДС дает возможность исследования приповерхностного слоя полупроводника в двух аспектах полевые зависимости позволяют просканировать уровнем Ферми запрещенную зону полупроводника и выявить особенности ее строения, а так же определить характеристические времена релаксации неравновесного заряда при выборе состояния поверхности полупроводника

10 Разработанные алгоритм и программа расчета параметров МДП-структуры, позволяет на основе экспериментальных ВЧ ВФХ определить тип проводимости полупроводника, толщину диэлектрика, максимальную ширину ОПЗ, концентрацию доноров (акцепторов), емкость и напряжение плоских зон, величину суммы встроенного заряда в диэлектрике и на поверхностных состояниях раздела полупроводник-диэлектрик Используя эти параметры, программа позволяет рассчитать теоретическую ВФХ и спектр плотности поверхностных состояний, что имеет самостоятельное применение Форма спектра ППС позволяет увидеть распределение по запрещенной зоне свободных ловушек на границе раздела полупроводник-диэлектрик Величина спектра ППС позволяет охарактеризовать количество ловушек в зависимости от энергетического расположения Все результаты расчетов отображаются в графической форме и могут быть сохранены или распечатаны на принтере Программа имеет удобный пользовательский интерфейс с возможностью просмотра промежуточных результатов расчета

11 Использование разработанного автоматизированного измерительного комплекса позволяет исследовать особенности электрофизических и фотоэлектрических свойств МДП-структур с недоступным другим приборам (комплексам) набором исследуемых характеристик и точностью измерения. Применяя полученную информацию можно строить адекватную физическую модель исследуемого объекта, корректно описывать все исследуемые результаты, на основании которых при производстве полупроводниковых приборов оперативно выявлять дефектообразующие технологические операции

12 С применением полученного опыта по автоматизации технического процесса разработан и запатентован метод автоматизации процесса калибровки средств измерения и контроля вибрации [12,15]

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Троян П Е Автоматизация процесса измерения высокочастотных вольт-фарадных характеристик МДП-структур / ПЕ Троян, НГ Зайцев // Электронные средства и системы управления Материалы Всероссийской научно-практической конференции ТУСУР НИИ АЭМ - Томск. - 2003 - 21-23 октября - С. 111 - 114

2 Троян П Е Использование современных подходов в автоматизации измерения свойств диэлектрического слоя в МДП-

структурах / П Е Троян, H Г Зайцев // Материалы VII Международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2004» - Новосибирск -2004.-Т2 -С63-65

3 Троян ПЕ Автоматизация измерения характеристик МДП— структур с использованием шин ISA и PCI / П Е Троян, КГ Зайцев // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники - Томск -2005 -Т 3(11) - С 94-103

4 Троян ПЕ Разработка автоматизированной установки для измерения характеристик МДП-структур с использованием ЭВМ / Е. Троян, H Г Зайцев, Ред журн "Изв ВУЗов Физика." - Томск, 2006 -12 с - Деп в ВИНИТИ 26 02 2006, №196-В2006.

5 Беляев С В Измерительные возможности автоматизированного комплекса "МЕТРОНОМ - 2" / С В Беляев, В H Давыдов, H Г Зайцев // Материалы Всероссийской НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов «Научная сессия ТУСУР-2006» — Томск.-2006 - 4-7мая -4 4 - С 12-15

6 Давыдов В H Измерение емкости МДП- структуры с помощью дифференцирующего усилителя / В H Давыдов, П Е Троян, Н.Г Зайцев // Материалы Всероссийской НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов «Научная сессия ТУСУР-2006» - Томск -2006 - 44 - 4-7 мая-С 77-80

7 Давыдов В H Измерение импеданса МДП-структуры / В.Н Давыдов, НЕ. Троян, H Г Зайцев // Материалы Всероссийской НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов «Научная сессия ТУСУР-2006» -Томск-2006 -4-7 мая-4.4 - С 80-83

8 Автоматизированный комплекс для исследования полупроводниковых структур / В H Давыдов [и др ] // Известия Томского политехнического университета — 2006 — №8 —'Г 309 - С. 42-46.

9 Давыдов В H Программа расчета параметров МДП-структуры по методу Термана / В H Давыдов, П Е Троян, H Г Зайцев // Известия Томского политехнического университета — 2006 — №8 -Т.309 — С 47-51

10 Давыдов В H Исследование свойств полупроводниковых структур с применением автоматизированных средств измерения / В H Давыдов [и др] // Материалы Всероссийской НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов «Научная сессия ТУСУР-2007» -Томск -2007 - 3-7 мая -Ч 1.-С 294-298

11 Давыдов В H Влияние поляризации на свойства МДП-структуры /ВН. Давыдов, H Г Зайцев // Четвертая международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы

управления Опыт инновационного развития» — Томск. - 2007 — 31 октября—3 ноября — С 54-57

12 Зайцев Н.Г Автоматизация калибровки системы виброконтроля «Аргус-М» / Н.Г Зайцев // Трубопроводный транспорт нефти - 2007 - №2 - С 22-24

13 Zaycev N G The Method of Semiconductor Structure Impedance Measurement / NG Zaycev // 7th International Siberian workchop and tutorial EDM 2006 -2006 - session VII - july 1-5 - P 315-318 (Зайцев Н.Г Метод измерения импеданса полупроводниковой структуры / Н Г Зайцев// Седьмая международная сибирская школа-семинар по электронным приборам и материалам 2006 - 2006 — сессия VII - 1-5 июля-С 315-318)

14 Zaycev N G New semiconductor structure capacity measurement method using the differential amplifier / N.G Zaycev // 7th International Siberian workchop and tutorial EDM 2006 — 2006 — session VII - July 1—5 - P 309—314 (Зайцев НГ Новый метод измерение емкости полупроводниковой структуры с помощью дифференцирующего усилителя / НГ Зайцев// Седьмая международная сибирская школа-семинар по электронным приборам и материалам 2006 — 2006 — сессия VII - 1-5 июля - С 309-314 )

15 Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение «Система калибровки устройств измерения и контроля вибрации, управляемые микропроцессором» по заявке №2006 135 287 с датой приоритета 05 10 2006 г

Тираж 100 Заказ 1320 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники 634050, г Томск, пр. Ленина, 40

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

СТРУКТУР И АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

1.1. ПРОИЗВОДСТВО ИМС И ЭТАПЫ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

1.2. ЭТАПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1.2.1. Автоматизация без использования ЭВМ

1.2.2. Автоматизация с использованием ЭВМ для обработки информации

1.2.3. Автоматизация с использованием ЭВМ для управления и обработки информации

1.2.4. Цифровые интерфейсы ввода/вывода

1.2.4.1. Интерфейсы КАМАК, МУЛЬТИБАС, ФАСТБАС

1.2.4.2. Современные интерфейсы ввода/вывода (ISA, PCI, USB)

1.2.5. Автоматизация измерений на базе программного пакета LabVIEW

1.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР

1.3.1. Метод вольт - амперных характеристик

1.3.2. Методы вольт-фарадных характеристик

1.3.3. Метод вольт - сименсных характеристик

1.3.4. Метод фото ЭДС

1.3.5. Метод нестационарной спектроскопии глубоких уровней

1.3.6. Метод релаксационной оптоэлектронной спектроскопии глубоких уровней

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ДЛЯ

АВТОМАТИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАНИЯ МДП-СТРУКТУР

2.1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, ПРОТЕКАЮЩЕГО ЧЕРЕЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВУЮ СТРУКТУРУ

2.2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУТУРЫ

2.2.1. Мостовые схемы

2.2.2. Схемы делителей напряжения

2.2.3. Схема дифференциатора

2.2.3.1. Теоретическое рассмотрение

2.2.3.2. Экспериментальное исследование схемы

2.2.3.3. Оценка случайной погрешности метода

2.3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ

2.3.1. Безынерционные методы

2.3.1.1. Метод линейной развертки

2.3.1.2. Метод круговой развертки

2.3.1.3. Метод фигур Лиссажу

2.3.2. Инерционные методы

2.3.2.1. Фазовый детектор

2.3.2.2. Метод электронного реле

2.3.2.3. Метод трех амплитуд

2.4. ВЫБОР СХЕМЫ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗМЕРЕНИЯ ВФХ

2.4.1. Анализ методики измерения

2.4.1.1. Определение параметров схемы замещения

2.4.1.2. Определение составляющих импеданса

2.4.2. Схема подачи напряжения

2.5. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФЭДС ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУТУРЫ 83 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТАННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МДП-СТРУКТУР

3.1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ «ВФХ - 1»

3.1.1. Блок преобразования емкости в напряжение

3.1.2. Блок аналоге - цифрового преобразования

3.1.3. Блок цифро - аналогового преобразования

3.1.4. Блок ввода/вывода

3.1.5. Программа автоматизированного управления «ВФХ - 1»

3.1.6. Технические характеристики «ВФХ-1»

3.2. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ «ВФХ - 2»

3.2.1. Блок преобразования емкости в напряжение

3.2.2. Блок ввода/вывода

3.2.3. Программа управления экспериментом

3.2.4. Технические характеристики «ВФХ-2»

3.3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС «МЕТРОНОМ»

3.3.1. Структурная схема автоматизированного комплекса

3.3.2. Схема блока преобразования параметров

3.3.2.1. Генератор тестового сигнала

3.3.2.2. Модуль автоматизированного измерения ВФХ

3.3.2.3. Модуль автоматизированного измерения ВАХ

3.3.2.4. Модуль автоматизированного измерения ФЭДС

3.3.2.5. Модуль коммутации аналогового сигнала

3.3.2.6. Меры повышения точности измерений

3.3.3. Цифровой блок

3.3.4. Программное обеспечение комплекса

3.3.4.1. Функции WinAPI для управления комплексом

3.3.4.2. Многопоточность

3.3.4.3. Пользовательский интерфейс

3.3.5. Технические характеристики автоматизированного измерительного комплекса «МЕТРОНОМ»

3.4. СРАВНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРАБОТАННОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

МЕТРОНОМ» С АНАЛОГАМИ

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА4. ИЗМЕРЕНИЯ НА РАЗРАБОТАННЫХ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРИБОРАХ

4.1. ИЗМЕРЕНИЯ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ИЗМЕРИТЕЛЕ «ВФХ - 2»

4.2. ИЗМЕРЕНИЯ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ КОПМЛЕКСЕ «МЕТРОНОМ»

4.2.1. Измерение ВАХ полупроводниковых структур

4.2.1.1. Измерение ВАХ р-n переходов

4.2.1.2. Измерение ВАХ кремниевых МДП-структур

4.2.1.3. Измерение ВАХ пробитых кремниевых МДП-структур

4.2.2. Обсуждение результатов измерений

4.2.3. Измерение ВФХ полупроводниковых структур

4.2.3.1. Измерение ВФХ кремниевых МДП-структур

4.2.3.2. Влияние поляризации МДП - структур на их параметры

4.2.3.3. Влияние засветки МДП - структур на их параметры

4.2.3.4. Комбинированное воздействие

4.2.4. Обсуждение результатов

4.2.5. Автоматический расчет параметров по методу Термана

4.2.5.1. Метод Термана

4.2.5.2. Расчет теоретической высокочастотной ВФХ

4.2.5.3. Описание программы расчета спектра плотности поверхностных состяний

4.2.6. Обсуждение результатов

4.2.7. Результаты измерения спектра ППС МДП-структур

4.2.8. Обсуждение результатов измерений

4.2.9. Измерение ФЭДС МДП-структур и фотодиодов

4.2.9.1. Полевые зависимости ФЭДС кремниевых структур

4.2.9.2. Частотные зависимости ФЭДС кремниевых МДП-структур

4.2.9.3. ФЭДС в поляризованных МДП-структурах 158 4.2.10. Обсуждение результатов измерения

4.3. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИССЛЕДУЕМОЙ МДП-СТРУКТУРЫ В

СОСТАВЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

Актуальность темы

Современные устройства микро- и оптоэлектроники характеризуются большим количеством используемых в них базовых элементов, а так же возрастающей сложностью функциональных связей, как между отдельными элементами устройства, так и их отдельными блоками. К тому же при уменьшении линейных размеров полупроводниковых приборов начинает сказываться квантовая природа электронов, которая не влияла на работу устройств предыдущего поколения. Для определения параметров изготавливаемых устройств на узловых этапах технологической линии по их производству необходимо контролировать большое количество электрических параметров и характеристик, определяющих эксплуатационные свойства изделия с целью выявления дефектообразующих технологических операций.

Для осуществления метрологического контроля поточного производства полупроводниковой продукции предполагается создание высокопроизводительного измерительного оборудования, способного контролировать весь набор базовых параметров изготавливаемого устройства (проводимость, концентрация активных носителей заряда, электрические дефекты и т.д.). Данное оборудование, кроме высокой скорости измерения должно иметь и высокие метрологические показатели. В связи с этим, метрологический процесс немыслим без применения автоматизации контроля и испытаний с использованием средств вычислительной техники, где в качестве базовой основы необходимо использовать высокопроизводительные ЭВМ и устройство сопряжения метрологического прибора с ней. ЭВМ должна реализовывать не только функцию управления, но и функции вычисления и обработки полученной информации, что также немаловажно при больших объемах данных. Создание на научной основе автоматизированных систем управления технологическими процессами, их последовательная увязка по иерархическим уровням и интеграция в единую систему сбора и обработки данных и оперативного управления повышает эффективность всех звеньев производства. Кроме этого применение автоматизации в производстве и изучении полупроводниковых приборов определяет производительность труда, а также позволяет изучать быстро протекающие процессы и явления, требующие особых условий для наблюдения, реализовывать процессы, где необходимо выполнение большого количества однотипных действий.

Таким образом, разработка автоматизированных систем научных исследований для метрологического контроля, измерения характеристик объекта исследования есть неизбежное следствие развития науки и технического прогресса.

Можно выделить следующие функции автоматизации: уменьшение или полное исключение участия человека в измерительных действиях и сценарии эксперимента; уменьшение времени процесса; повышение производительности; повышение надежности, точности; фиксирование быстропротекающих процессов; повышение экономической эффективности, а также возможно получение первичной информации в реальном времени о ходе процесса в наглядной форме.

Анализ литературных данных показал, что российская промышленность не производит автоматизированных комплексов для исследования свойств полупроводниковых приборов. Среди предложений зарубежных производителей интерес представляют решения от фирм N1, KEITHLEY. Аппаратные и программные ресурсы предлагаемых решений сегодня являются достаточно мощными, но в применении к поставленной задаче имеют несколько недостатков: применяемые в них модули лишены устройств, которые взаимодействуют непосредственно с объектом исследования, неремонтопригодны, имеют высокую стоимость и не имеют программного и аппаратного сопровождения. Пакет аппаратных и программных средств LabView от фирмы «National Instrument», или пакет в системе 4200-SCS от фирмы KEITHLEY обладают широкими возможностями в измерении напряжения (от единиц микровольт), тока (от единиц пикоампер), их отображение, обработку, но лишены непосредственно самих преобразователей исследуемых физические параметров в электрический сигнал. Комплектование такими преобразователями измерительных комплексов потребует дополнительных затрат на доработку. В итоге за счет соединительных связей блока преобразования и самого комплекса в целом измерения могут оказаться не высокой точности. Разработка самого блока преобразования исследуемого параметра в электрический сигнал достаточно сложная задача, так как необходима реализация таких высокоточных измерителей, как измеритель емкости, фазового сдвига, а так же квадратичного детектирования и др. Разработка каждого из указанных элементов имеет множество трудностей связанных с шумами, стабильностью схемы и линейностью преобразователя, а также точностью.

Известны разработки измерительных комплексов, которые кроме схем измерения электрических параметров имеют указанные выше схемы измерения и преобразования величин исследуемого полупроводникового прибора. Такие комплексы собраны в едином корпусе и содержат указанные схемы, но, как правило, обладают невысокими метрологическими возможностями и ограниченной функциональностью. Поэтому их применение носит ограниченный характер. Комплексы, обладающие высокими измерительными возможностями, достигают это за счет использования высокоточных измерительных приборов - моноблоков, выпускаемых промышленностью. В результате полученные измерительные комплексы обладают большими габаритными размерами, имеют много внешних соединений и высокую стоимость. Поиск же новых решений и подходов к измерению параметров полупроводниковых структур с применением автоматизации позволит создать измерительный комплекс, который будет лишен указанных выше недостатков.

Таким образом, разработка автоматизированных методов исследования полупроводниковых структур, а также автоматизированных комплексов является актуальной. В связи с этим необходимы научные и технические исследования и разработки, модели, предназначенные для автоматизации и интеллектуальной поддержки процессов управления автоматизированным измерительным комплексом, в котором реализованы взаимодополняющие друг друга базовые измерительные методики, сочетающие широкие метрологические возможности с широким диапазоном измеряемых характеристик и параметров, а также возможность обработки результатов измерений современными программными и вычислительными средствами. Цель диссертационной работы

Является автоматизация измерения параметров полупроводниковых приборов при их изготовлении, обработка и отображение результатов измерения с использованием современных программных средств и создание автоматизированного аппаратно-программного комплекса, сочетающего возможность измерения набора электрических параметров и характеристик исследуемого полупроводникового прибора по адаптированным и взаимодополняющим друг друга измерительным методикам с высокой точностью измерения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

• Выбор базовых измерительных методик, позволяющих получить максимальный объем информации об исследуемом полупроводниковом приборе.

• Разработка и модернизация методологических и аппаратных средств по реализации этих методик, взаимодополняемых и технически сопрягаемых.

• Разработка и изготовление автоматизированного аппаратно-программного комплекса, реализующего выбранные методики исследования полупроводниковых приборов в автоматизированном режиме.

• Составление алгоритмов и программ, реализующих функции управления комплексом и обработки результатов измерения.

• Проведение натурных испытаний комплекса на реальных объектах с целью выяснения его метрологических возможностей.

Основные методы исследования

Для решения поставленной задачи за основу автоматизируемых методик взяты широко используемые методы измерения свойств полупроводниковых приборов. Применялись схемотехнические приемы по аппаратной реализации измерительных методик и цифровых устройств, базирующихся на стандартных приемах с дополнениями, необходимыми для полной реализации методик, а также разрабатывались новые. Программы управления и обработки результатов составлены с использованием распространенных программных средств (ассемблер, Delphi, WinAPI). Для осуществления связи комплекса с ЭВМ использовались протоколы обмена по шинам ввода/вывода цифровых данных (ISA, PCI, RS232).

Научные положения, выносимые на защиту

• Разработан способ для автоматизированного построения высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ) МДП-структур, по сравнению с существующими, данный метод имеет высокую скорость измерения и линейную зависимость выходного напряжения от величины измеряемой емкости.

• Предложен способ автоматизированного измерения вольт-сименсных характеристик (ВСХ) с применением нового способа измерения ВФХ и схемы измерения разности фаз двух синусоидальных сигналов методом «трех амплитуд».

• Разработан автоматизированный многофункциональный аппаратно-программный комплекс для определения параметров МДП-структур с применением разработанных способов. Комплекс позволяет определять вольт-амперные характеристии (ВАХ), вольт-фарадные характеристии, фотоэдс (ФЭДС) и получать базовые электрические параметры и характеристики полупроводникового прибора.

• Разработаны алгоритм и программа автоматизированного расчета характеристик МДП-структуры, а также спектра плотности поверхностных состояний (ППС), позволяющая быстро производить оценку параметров структуры, исследовать электрофизические и фотоэлектрические свойства МДП-структуры и на их основе предлагать физическую модель исследуемого объекта.

Научная новизна

• Предложен способ для измерения емкости синусоидальным тестовым сигналом с низкой амплитудой (< 25 мВ) и частотой 1 МГц или выше. Способ позволяет, в отличие от распространенных способов на основе схем емкостных делителей и мостовых схем, использовать измеряемую емкость в виде активного элемента усилительного тракта, тем самых уменьшить погрешность измерения (0.75 %) и снизить воздействие внешних электромагнитных наводок.

• Установлены теоретические зависимости влияния диэлектрического слоя МДП-структуры с высоким активным сопротивлением на результат измерения предложенным способом измерения емкости. Доработана схема измерения разности фаз методом «трех амплитуд», для применения в автоматизации измерений вольт-сименсных характеристик МДП-структур.

• Модернизированная схема измерения разности фаз между двумя синусоидальными сигналами методом «трех амплитуд» позволяет автоматизировать измерение разности фаз между сигналами синусоидальной формы, высокой частоты (1 МГц или выше) с низким временем измерения (ед. мкс). Совместное применение метода «трех амплитуд» и предложенного способа измерения емкости позволяет выделить из импеданса МДП-структуры активную и реактивную составляющие, что позволяет точнее определять значение емкости при измерении вольт-фарадных характеристик.

• Разработан аппаратно-программный комплекс, позволяющий, в отличие от аналогов, в едином измерительном цикле проводить исследование полупроводниковых приборов методами вольт-амперных, вольт-фарадных характеристик, фотоэдс. Комплекс реализует предложенный способ измерения вольт-фарадных характеристик, имеет низкую погрешность, высокую скорость измерения и небольшие размеры.

Достоверность результатов работы

Обеспечена испСльзованием современной аналоговой и цифровой схемотехнике, диагностическими измерительными приборами, схемотехническими подходами, понижающими влияние шумов и наводок, применением адекватных физических методик расчета характеристик, математических алгоритмов (численных методов) и непротиворечивостью полученных результатов и выводов с теоретическими выводами. Подтверждена практическим применением разработанного автоматизированного комплекса с применением в качестве объекта исследования МДП-структур, р-n переходов. Практическая ценность

• Создан универсальный аппаратно-программный комплекс, обладающий высокими метрологическими возможностями. Разработанный автоматизированный аппаратно-программный комплекс является универсальным устройством, которое способно определять физические характеристики МДП-структур с применением нескольких методик в едином цикле измерения.

• Разработан алгоритм и программа по расчету спектра ППС по методу Термана. Алгоритм программы основан на анализе физических моделей МДП-структуры и различных теорий расчета идеальной ВФХ. Использование программы позволяет в режиме «on-line» получить основные параметры структуры и спектр ППС, тем самым уменьшить время исследования.

• Результаты разработки внедрены в научно исследовательскую работу и в учебный процесс на кафедрах физическая электроника (ФЭ) и электронные приборы (ЭП) ТУСУРа.

• Использование разработанного автоматизированного аппаратно-программного комплекса и ЭВМ в качестве устройства сбора, обработки данных позволяет повысить точность проводимых измерений и точность обработки данных.

Личный вклад автора

Заключается в постановке задач разработки и исследования, получения всех экспериментальных результатов, их обработки и обсуждений, формулировке моделей и механизмов процессов, создание измерительных устройств и разработке технологических алгоритмов для проведения процессов измерения. Основные результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично.

Рекомендации по использованию результатов

Рекомендуется для использования в технологических процессах по производству изделий электронной техники на предприятиях (в том числе г. Томска - ФГУП«НИИПП», НПФ«Микран»), в научных целях для исследования электрофизических свойств МДП-структур в учебных целях при изучении курсов микроэлектроника, твердотельная электроника.

Публикации

По результатам исследований по теме диссертации опубликовано 14 работ, том числе 3 в центральных отечественных изданиях рекомендованных ВАК, получен один патент Российской Федерации на изобретение.

Структура диссертации

Диссертация написана на 206 страницах, собственный текст диссертации на 140 страницах машинописного текста, содержит 83 иллюстрации, список цитируемой литературы из 138 наименований и состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Автоматизированный измеритель «ВФХ-2» позволяет исследовать емкостные свойства МДП-структур, емкость диэлектрического слоя, минимальную емкость ОПЗ, емкость плоских зон. Используя эти значения и разработанную программу можно рассчитать суммарный встроенный заряд в диэлектрике и на границе раздела полупроводник-диэлектрик. Прибор не фиксирует малые изменения в величине емкости (0.1 пФ и меньше) из-за погрешности измерения 5%.

2. Измерения В АХ р-п переходов на автоматизированном измерительном комплексе «Метроном» показали, что он характеризуется низкими шумами, низкими случайными ошибками. Измеренные ВАХ диодов можно использовать для определения их характеристик. Измерения МДП-структур показали, что данный комплекс способен определять качество диэлектрика и пригодность МДП-структуры для исследования методами ВФХ и ФЭДС.

3. Измерения ВФХ МДП-структур без внешнего воздействия и с ним показали, что автоматизированный измерительный комплекс «Метроном» обладает высокой чувствительностью (нижний порог измерения 0,5 пФ), низкими шумами (об этом свидетельствует монотонность кривых ВФХ в областях обеднения и сильной инверсии). Высокая чувствительность прибора к изменению емкости, позволяет с высокой точностью фиксировать изменения в результате процессов перезарядки в МДП-структуре (в области обеднения наблюдается спад значения емкости), а так же изменения после поляризации, засветки и их комбинирования.

4. Разработана программа расчета параметров МДП-структуры, позволяющая на основе экспериментальных высокочастотных ВФХ определить тип проводимости полупроводника, толщину диэлектрика, максимальную ширину ОПЗ, концентрацию доноров (акцепторов), емкость и напряжение плоских зон, величину суммы встроенного заряда в диэлектрике и на поверхностных состояниях раздела полупроводник-диэлектрик. Используя параметры МДП-етруктуры, программа позволяет рассчитать теоретическую ВФХ и спектр плотности поверхностных состояний, что может иметь самостоятельное применение. Форма спектра ППС позволяет увидеть распределение по запрещенной зоне свободных ловушек на границе раздела полупроводник-диэлектрик. Величина спектра ППС позволяет охарактеризовать количество ловушек в зависимости от энергетического расположения и является незаменимой для оценки качества границы раздела полупроводник-диэлектрик. Все результаты расчетов отображаются в графической форме и могут быть сохранены или распечатаны на принтере. Программа имеет удобный пользовательский интерфейс с возможностью просмотра промежуточных результатов расчета.

5. Рассчитанные спектры ППС в разработанной программе не противоречат по форме теоретическим зависимостям, имеют характерный минимум в близи середины запрещенной зоны и резкое возрастание при стремлении к уровню 2Е*. При приближении энергии к дну зоны проводимости вблизи Ef наблюдается пик спектра ППС с последующим ростом. Точность определения

Я О спектра ППС в программе расчета не ниже 10 1 /эВ-см , что соответствует теоретическим оценкам.

6. Измерения полевых и частотных зависимостей ФЭДС на автоматизированном измерительном комплексе «Метроном» дает возможность исследования приповерхностного слоя полупроводника в двух аспектах: полевые зависимости позволяют просканировать уровнем Ферми запрещенную зону полупроводника и выявить особенности ее строения, а так же определить характеристические времена релаксации неравновесного заряда при выборе состояния поверхности полупроводника. Результаты действия поляризации могут проявиться и в той и в другой зависимостях. В этой связи наглядным является тот факт, что прибор позволил увидеть генерацию заряда после поляризации напряжением +50 В. Метод ВФХ не позволяет этого. Использование ФЭДС совместно с ВФХ дает более широкую картину о свойствах МДП-структуры. В МДП-структуре на основе кремния п-типа поляризация положительным напряжения способна изменить электрические характеристики МДП-структуры (изменение формы ВФХ, формы полевой, частотной зависимостей ФЭДС, появление временных релаксаций), то есть происходит структурное изменение в приповерхностном слое полупроводника и диэлектрика. При отрицательном напряжении поляризации возможны только количественные изменения параметров МДП-структуры, таких как накопление заряда. Данный факт хорошо демонстрирует превосходство метода ФЭДС по отношению к методу ВФХ в чувствительности.

7. Использование разработанного автоматизированного измерительного комплекса «МЕТРОНОМ» позволяет исследовать особенности электрофизических и фотоэлектрических свойств МДП-структуры с недоступными другим приборам (комплексам) набором исследуемых характеристик и точностью их измерения. На основе полученной информации возможно строить адекватную физическую модель исследуемого объекта, корректно описывая все исследуемые результаты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненной работы и полученных результатов можно сделать следующие основные выводы:

1. Для получения более полной информации об электрических свойствах МДП-структуры необходимо использовать несколько методик исследования. Подбор этих методик должен производиться по определенным критериям, главным среди которых должен быть критерий получения от них взаимодополняющей информации. Методику исследования можно представить в следующем порядке. Первым методом исследования является метод вольт-амперных характеристик (ВАХ), который применяется для определения токов утечки через диэлектрик МДП-структуры. Если токи утечки малы, то дальнейшее исследование продолжается методом высокочастотных (ВЧ) вольт-фарадных характеристик (ВФХ). Данный метод используется для исследования энергетических состояний на поверхности полупроводника. Точность ВЧ метода ВФХ повышается, если исследования проводить не только реактивной составляющей импеданса структуры, но и активной составляющей методом вольт-сименсных характеристик. Это позволит исключить из расчетов активные свойства полупроводникового прибора. Далее применяется метод фотоэдс (ФЭДС). Он является чувствительным к центрам генерации и рекомбинации зарядов в полупроводниковом приборе - то, что не обнаруживает ни метод ВФХ, ни метод ВАХ. Интегральный метод ФЭДС автоматизируется проще, чем локальный. Для получения дополнительной информации о полупроводниковых структурах ее исследование осуществляется при наличии внешних воздействий (засветка, обработка электромагнитным полем, упругим электрическим напряжением).

2. С распространением ЭВМ класса PC IT/XT большинство разработок в области автоматизации физического эксперимента используют именно их, это делает распространенными шины передачи данных ISA, PCI, USB, RS232.

3. Разработанные автоматизированные измерители ВФХ-1 и ВФХ-2 позволили выработать подход к автоматизации физического эксперимента на примере автоматизации методики измерения вольт-фарадных характеристик МДП-структур. Указанные приборы имеют не высокие метрологические характеристики (ВФХ-1 - 10%, ВФХ-2 - 5%). Основным достоинством приборов является применение в них разработанных устройств передачи данных через шины ISA (ВФХ-1) и PCI (ВФХ-2).

4. Учитывая выше указанные выводы, а также опыт, полученный при разработке автоматизированных измерителей ВФХ-1 и ВФХ-2, создан автоматизированный комплекс для измерения широкого набора электрофизических и фотоэлектрических параметров полупроводниковых структур. Комплекс способен в автоматизированном режиме проводить исследование полупроводниковых приборов с использованием следующих методик: ВАХ, ВФХ, ФЭДС. В схеме измерения ВАХ за счет применения методов подавления шумов снижен нижний порог измеряемого тока (10 пЛ), повышена точность и воспроизводимость результатов измерения, их временная стабильность. Для измерения ВФХ вместо широко используемой схемы емкостного делителя применена разработанная схема измерения емкости на основе дифференцирующего усилителя. В результате этого повышена точность измерения и расширен диапазон измеряемых емкостей. В состав автоматизированного комплекса добавлена методика измерения величины ФЭДС в зависимости от приложенного напряжения к МДП-структуре и частоты модуляции светового потока, что позволило исследовать рекомбинационные свойства полупроводниковых структур, недоступные для исследования другими методами. Автоматизированный измерительный комплекс обладает высокой точностью измерения, новыми метрологическими возможностями, высокой временной и температурной стабильностью и не содержит труднодоступных комплектующих, прост в изготовлении и настройке. Для управления разработан программный интерфейс, позволяющий оператору в наглядной форме контролировать и управлять измерениями.

Работу с комплексом может осуществлять оператор, не имеющий специальной подготовки из-за доступного пользовательского интерфейса.

5. Собравший в себе современные цифровые технологии автоматизированный измерительный комплекс на базе программного пакета ЬаЬУ1Е\У мало пригоден для проведения физических исследований полупроводниковых структур. Указанный комплекс имеет широкие возможности измерения тока и напряжения, но он лишен устройств для взаимодействия с полупроводниковой структурой и преобразования измеряемого параметра в величину тока или напряжения. Данные модули являются главным звеном всего измерительного комплекса, определяющим объем полученной информации и ее достоверность. Существующие разработки, ориентированные на измерение параметров МДП-структур имеют большие размеры, используют выпускаемые промышленностью измерительные приборы и обладают меньшими техническими и метрологическими характеристиками в сравнении с разработанным автоматизированным измерительным комплексом.

6. Технические характеристики разработанного автоматизированного комплекса: прикладываемое напряжение к МДП-структуре -от-10Лдо+10£с шагом от 600 мкВ; диапазон измеряемых емкостей - 0,5.4000 пФ\ диапазон измерения тока - 10.6-105 пА; диапазон измерения ФЭДС - от 10 мкВ до ед. В; диапазон изменения частоты модулированного излучения для измерения ФЭДС - 30 . 400 000 Гц; длина волны излучения ваАБ светодиода мощностью 1 мВт на удалении 1 см для измерений методом ФЭДС - 0,92 мкм; точность измерения на всех диапазонах - не хуже 1 %; чувствительность измерителя емкости - < 0,01 пФ; чувствительность измерителя тока - 0.1 пА; точность измерения разности фаз - 1°.

7. Экспериментальные исследования ВАХ р-п переходов на разработанном автоматизированном измерительном комплексе показали, что измерительный комплекс характеризуется широким диапазоном измерения токов, высокой точностью, низкими шумами, малыми случайными ошибками. Измеренные

ВАХ диодов используются для определения их электрофизических параметров (высота барьера, концентрация легирующей примеси характер распространения лигатуры, наличие электрических включений в область р-п перехода). Измерения МДП-структур показали, что данный комплекс способен определять изолирующие свойства диэлектрика и определять пригодность МДП-структуры для исследования методами ВФХ и ФЭДС.

8. Натурные испытания методики ВФХ на разработанном автоматизированном измерительном комплексе без внешнего воздействия и с ним позволяют утверждать, что прибор точно фиксирует изменения параметров структуры. Это свидетельствует о том, что прибор определяет истинные свойства полупроводниковых приборов. Измерения ВФХ МДП-структур без внешнего воздействия и с ним показали, что разработанный измерительный комплекс обладает высокой чувствительностью (нижний порог измерения 0.5 пФ), низкими шумами (монотонность кривых ВФХ в областях обеднения и сильной инверсии). Высокая чувствительность прибора к изменению емкости, позволяет с высокой точностью фиксировать изменения в результате процессов перезарядки (в области обеднения наблюдается спад значения емкости), а так же изменения после поляризации, засветки и их комбинирования.

9. Использование полевых и частотных зависимостей ФЭДС дает возможность исследования приповерхностного слоя полупроводника в двух аспектах: полевые зависимости позволяют просканировать уровнем Ферми запрещенную зону полупроводника и выявить особенности ее строения, а так же определить характеристические времена релаксации неравновесного заряда при выборе состояния поверхности полупроводника. Результаты действия поляризации могут проявиться и в той и в другой зависимостях. В этой связи наглядным является тот факт, что прибор позволил увидеть захват заряда после поляризации напряжением +50 В. Метод ВФХ не позволяет это увидеть. Использование ФЭДС совместно с ВФХ дает более широкую картину о свойствах МДП-структуры. В МДП-структуре на основе кремния п-типа поляризация положительным напряжения способна изменить ее электрические характеристики (изменение формы ВФХ, формы полевой, частотной зависимостей ФЭДС, появление временных релаксаций), то есть зарегистрировать структурное изменение в приповерхностном слое полупроводника и диэлектрика. При отрицательном напряжении поляризации возможны только количественные изменения параметров, такие как накопление заряда. Данный факт хорошо демонстрирует превосходство метода ФЭДС по отношению к методу ВФХ в чувствительности.

10. Разработанная программа расчета параметров МДП-структуры, позволяет на основе экспериментальных ВЧ ВФХ определить тип проводимости полупроводника, толщину диэлектрика, максимальную ширину ОПЗ, концентрацию доноров (акцепторов), емкость и напряжение плоских зон, величину суммы встроенного заряда в диэлектрике и на поверхностных состояниях раздела полупроводник-диэлектрик. Используя эти параметры, программа позволяет рассчитать теоретическую ВФХ и спектр плотности поверхностных состояний, что имеет самостоятельное применение. Форма спектра ППС позволяет увидеть распределение по запрещенной зоне свободных ловушек на границе раздела полупроводник-диэлектрик. Величина спектра ППС позволяет охарактеризовать количество ловушек в зависимости от энергетического расположения. Все результаты расчетов отображаются в графической форме и могут быть сохранены или распечатаны на принтере. Программа имеет удобный пользовательский интерфейс с возможностью просмотра промежуточных результатов расчета. Рассчитанные спектры ППС в разработанной программе соответствуют по форме и численным значениям, теоретическим зависимостям, имеют характерный минимум в близи середины запрещенной зоны и резкое возрастание при стремлении к уровню 2Ef. При приближении энергии ко дну зоны проводимости вблизи Ef наблюдается пик спектра ППС с последующим ростом. Точность определения спектра ППС в программе расчета не ниже 108 МэВ см2, что удовлетворяет теоретической точности.

11. Использование разработанного автоматизированного измерительного комплекса позволяет исследовать особенности электрофизических и фотоэлектрических свойств МДП-структур с недоступным другим приборам (комплексам) набором исследуемых характеристик и точностью измерения. Применяя полученную информацию, возможно, строить адекватную физическую модель исследуемого объекта, корректно описывать все исследуемые результаты, на основании которых при производстве полупроводниковых приборов оперативно выявлять дефектообразующие технологические операции.

12. С применением полученного опыта по автоматизации технического процесса разработан и запатентован метод автоматизации процесса калибровки средств измерения и контроля вибрации [132, 133].

1. Фотоприёмники видимого и ИК диапазонов / Под ред. Р.Ж.Киеса. Перевод с анг. под ред. В.И.Стафеева,- M.: Радио и связь, 1985. 325 с.

2. Зуев В.А., Саченко A.B., Толпыго К.Б. Неравновесные приповерхностные процессы в полупроводниках и полупроводниковых приборах. М.: Сов. радио,- 1977.-256 с.

3. Литовченко В.Г., Горбань А.П. Основы физики микроэлектронных систем металл-диэлектрик-полупроводник. Киев: Наукова думка, 1978. -315с.

4. Ржанов A.B. Электронные процессы на поверхности полупроводников. -М.: Наука, 1971.-480 с.

5. Свойства структур металл-диэлектрик-полупроводник / Под ред. А.В.Ржанова. M.: Наука, 1976. - 279 с.

6. Овсюк В.Н. Электронные процессы в полупроводниках с областями пространственного заряда. Новосибирск : СО Наука, 1984. - 252 с.

7. Емельянов A.B. Граница раздела ключ к построению приборов функциональной электроники // Электронная промышленность. - 1983.- ВЫП. 8. С.36-42.

8. Nakhmanson R.S. On the theory of the MIS capacitance.// Sol. Stat. Electron.- 1976.-V.19. -№9. -P.745-758.

9. Ковтонюк Н.Ф., Сальников E.H. Фоточувствительные МДП-приборы для преобразователей изображений. М.: Радио и связь, 1990. - 160 с.

10. Секен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда / Перевод с анг. под ред. В.В.Поспелова, Р.А.Суриса. М.: Мир, 1978. - 327 с.

11. Саченко A.B., Снитко О.В. Фотоэффекты в приповерхностных слоях полупроводников. Киев: Наукова думка, 1984. - 231 с.

12. Рыбкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М.: ГИФМЛ, 1963.-494 с.

13. Приборы с зарядовой связью./ Под ред. Д.Ф.Барба. Пер. с анг.

14. B.А.Гергеля, В.В.Ракитина под ред. Р.А.Суриса. М.: Мир, 1982. - 240 с.

15. Кутузов М.К., Раскин A.A., Соколов Е.Б. Приёмники изображения на приборах с переносом заряда. Зарубежная электроника. - 1981. - № 2(234).1. C.41-83.

16. Давыдов В.Н. Сравнение фотоэлектрических и пороговых характеристик МДП-фотоприёмников.// Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника. -1980. ВЫП.1(83). - С.31-37.

17. Вуль А.Я., Дидейкин А.Т., Козырев C.B. Фотоприёмники на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник / Сб.: "Фотоприёмники и фотопреобразователи" . Под ред. Алфёрова Ж.И. и Шмарцева Ю.В. -Ленинград. 1986. - С. 105-130.

18. Войцеховский A.B., Давыдов В.Н. Фотоэлектрические МДП-структуры из узкозонных полупроводников. Томск: Радио и связь, 1990. - 230 с.

19. Информационный сайт фирмы N1 по аппаратно-програмным решениям на базе LabView Электронный ресурс. Режим доступа: http://digital.ni.com

20. Сулейман Г.И. Автоматизированная установка для записи распределения времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках / Г.И. Сулейман, Н.Ф. Ковтонюк, Д.Т. Кокорев // Приборы и техника эксперимента №1, 1965. С. 199-201.

21. Брусиловский Г.Л. Устройство для автоматической записи вольт -амперных характеристик / Г.Л. Брусиловский, В.А. Силин, И.А. Картузова, Ю.Г. Шишкин//Приборы и техника эксперимента №1, 1971. С. 162-164.

22. Рожков В.А. Измерение вольт-емкостных и переходных характеристик структур металл-диэлектрик-полупроводник / В.А. Рожков, Б.А. Панфилов, А.М. Свердлова// Приборы и техника эксперимента №6, 1971. С. 127-129.

23. Копылов Ю.Л. Автоматическая установка для исследования пироэффекта // Приборы и техника эксперимента №3, 1974. С.213-214.

24. Всеволожский J1.A. Измеритель емкости нелинейных конденсаторов / JI.A Всеволожский, И.В. Дзюбенко // Приборы и техника эксперимента №5, 1974.-С.239.

25. Белотелов C.B. Аппаратура для исследования параметров структур металл-диэлектрик-полупроводпик методом проводимости / C.B. Белотелов, P.A. Сурис, В Н. Федоров // Приборы и техника эксперимента №1, 1978. -С.216-219.

26. Гурский Л.И. Измеритель вольт фарадных характеристик ИВФХ-2 / Л И. Гурский, Б.Л. Сигалов, Э.Ф. Саенко, А.Т. Олейник, А.Г. Дениженко // Приборы и техника эксперимента №5, 1984. - С.231.

27. Витмаер Г.А. Прибор для автоматического измерения фазоамплитудных характеристик четырехполюсников / Г.А. Витмаер, Г.Г. Красиков, С.Н. Попов, K.M. Шульженко // Приборы и техника эксперимента №5, 1971. С.266.

28. Ляху Г.Л. Автоматизированная установка для измерения температурной зависимости электропроводности коэффициента Холла и магнитосопротивления полупроводников / Г.Л. Ляху, Г.С. Коротченков // Приборы и техника эксперимента №5, 1978. С.262.

29. Орлов О.М. Прибор для автоматического измерения профиля концентрации мелких уровней / О.М. Орлов, В.Я. Принц, Э.М. Скок // Приборы и техника эксперимента №4, 1979. С.258-261.

30. Баламатов H.H. Трехканальный прибор для измерения амплитуды и разности фаз радиосигналов / H.H. Баламатов, Ю.В. Березин, А.Н. Талицкий // Приборы и техника эксперимента №1, 1980. С.285.

31. Лубяный В.З. Измеритель параметров конденсаторов на высоких частотах с непосредственным отсчетом / В.З. Лубяный, Э.М. Гребеньков // Приборы и техника эксперимента №1, 1974. С.257.

32. Атамалян Э.Г. Автоматический измеритель статических характеристик маломощьных транзисторов / Э.Г. Атамалян, В.В. Петренко, В.П. Полтавец // Приборы и техника эксперимента №4, 1980. С.222.

33. Колпаков И.Ф. Современное состояние системы КАМАК / И.Ф. Колпаков, В.А. Смирнов, Е. Хмелевски // Приборы и техника эксперимента №2, 1975. С.7-16.

34. Наконечный Ю.С. Автоматическое измерение емкостей при помощи частотного дескриминатора // Приборы и техника эксперимента №5, 1973. -С.160-162.

35. Карапатницкий И.А. Полуавтоматическая установка для снятия вольт -фарадных характеристик р-n- переходов / И.А. Карапатницкий, Л.Д. Голованова, В.Н. Терехин, И.И. Уваров // Приборы и техника эксперимента №3, 1976.-С.232-234.

36. Лифшиц Т.М. Автоматическая цифровая установка для измерения электрофизических характеристик полупроводников / Т.М. Лифшиц, А.Я. Олейников, В.В. Романцев // Приборы и техника эксперимента №2, 1970. -С.232-233.

37. Гарибашвили Д.И. Комплексная система автоматизации научных исследований "КСАНИ" / Д.И. Гарибашвили, С.А. Шрабштейн, Э.В. Вардидзе, А.Г. Инашвили, В.М. Федоров // Приборы и техника эксперимента №1, 1976. -С.54-55.

38. Багдасарова Н.Ю. Автоматическая система сбора и обработки данных (АССОД) / Н.Ю. Багдасарова, В.Е. Колесник, В.И. Одинцов, В.П. Быстрое // Приборы и техника эксперимента №6, 1980. С.217

39. Алмазов A.A. Универсальный комплекс для автоматизации физического эксперимента (КАФЭ) / A.A. Алмазов, Н.В. Егоров, К.О. Коллистов // Приборы и техника эксперимента №2, 1985. С.226.

40. Зубов В. А. Система для автоматизированного определения характеристик электронных устройств / В.А. Зубов, Круглов В.В. // Приборы и техника эксперимента №4, 1985. С.236-237.

41. Бахтизин Р.З. Универсальный комплекс для автоматизации измерений на базе микро-ЭВМ "Электроника60-М" / Р.З. Бахтизин, В.И. Ильин // Приборы и техника эксперимента №4, 1983. С.232.

42. Голубов Н.П. Автоматизированный комплекс для определения электрофизических параметров полупроводниковых структур / Н.П. Голубов,

43. B.Ф. Потапов, С.М. Груздев, Н.Г. Лагунова // Приборы и техника эксперимента №2, 1986. -С.238.

44. Левин Н.М. Автоматизированная установка для исследования приборов на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник / Н.М. Левин, В.Л. Израйлит, A.B. Татаринцев, С.Г. Кадменский // Приборы и техника эксперимента №2, 1992. С. 119-122.

45. Милославов СЛ. Измерительный модуль для емкостного спектрометра /

46. C.J1 Милославов, А.Е. Прокофьев // Приборы и техника эксперимента №1, 1989. -С. 194-196.

47. Рыбаков В.Г. Современные магистрально-модульные системы. Характеристики и тенденции развития. // Приборы и техника эксперимента №4, 1983.-С.7-28.

48. Колпаков И.Ф. Применение системы КАМАК в лабораторных исследованиях, промышленности и медицине / И.Ф. Колпаков, Е. Хмелевский // Приборы и техника эксперимента №3, 1975. С.7-18.

49. Бухаров М.Н. Система на базе микро-ЭВМ "Электроника-60" и аппаратуры КАМАК / М.Н. Бухаров, А.П. Выставкин, А.Д. Моренков, А.Я. Олейников // Приборы и техника эксперимента №2, 1980.

50. Басиладзе С.Г. Электронная регистрирующая аппаратура в стандарте КАМАК//Приборы и техника эксперимента №2, 1981. С.7-19.

51. Авраменко А.Е. Система сбора, обработки и вывода экспериментальных данных на базе двухвходовых модулей КАМАК / А.Е. Авраменко, Н.И. Арискин, В В. Самойлов // Приборы и техника эксперимента №5, 1983. С.67-69.

52. Пахоруков В.А. Автоматизированная установка для измерения полных проводимостей структур металл-диэлектрик-полупроводник / В.А. Пахоруков, A.C. Петров, A.A. Ушеренко // Приборы и техника эксперимента №4, 1983. -С.246-247.

53. Абдулгафаров С.Е. Автоматизированный комплекс для исследования высокоомных полупроводников / С.Е. Абдулгафаров, А.П. Кока, P.C. Наурзалин, Б.М. Талибаев // Приборы и техника эксперимента №4, 1989. -С.215-217.

54. Эрглис К.Э. Магистрально-модульные многопроцессорные измерительно-управляющие системы // Приборы и техника эксперимента №1, 1983.-С.7-19.

55. Басиладзе С.Г. Стандарт МУЛБТИБАС II и перспективы его применения в аппаратуре автоматизации эксперимента // Приборы и техника эксперимента №4, 1985. -С.7-27.

56. Рыбаков В.Г. Система ФАСТБАС. Современное состояние, проблемы, перспективы применения // Приборы и техника эксперимента №6, 1984. С.5-21.

57. Спецификация на шину ISA Электронный ресурс. Режим доступа: http://isa.org

58. Гук M. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2003.- 528 е.: ил.

59. ISA контроллеры для промышленности Электронный ресурс. Режим доступа: www.advantech.com/nc

60. Спецификация на шину PCI Электронный ресурс. Режим доступа: http://pci.org

61. Спецификация на шину USB Электронный ресурс. Режим доступа: http://usb.org

62. Лафоре Р. Объектно ориентированное программироание в С++. Классика Computer Science. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 928 с.

63. Шамис В.A. Borland С++ Builder 6. Для профессионалов. СПб.: Питер, 2003.-798 с.

64. Андреев В. В. Метод многоуровневой токовой нагрузки для исследования генерации и релаксации положительного заряда в МДП-структурах / Андреев В. В., Барышев В. Г., Бондаренко Г. Г., Столяров А. А. // Микроэлектроника.2003.-32,№2.-С. 152-158.

65. Дмитриев С.Г. Квазистатические ионные токи в тонких диэлектрических пленках МДП (металл-диэлектрик-полупроводник)-структур и распределение ионов в пленках / Дмитриев С. Г., Маркин Ю. В. // Физика и техника полупроводников -2001. -35, №2. С. 192-199.

66. Дмитриев С.Г. Сегрегация подвижных ионов на границах раздела диэлектрик полупроводник в МДП структурах / С.Г. Дмитриев, Ю.В. Маркин // Физика и техника полупроводников т.36, в.2, 2002. - С. 205-210.

67. Гуртов В.А. Твердотельная электроника. Петрозаводск: ПетрГУ,2004.-312 с.

68. Определение параметров глубоких уровней по дифференциальным коэффициента мвольт-амперных характеристик / C.B. Булярский, М.О. Воробьев, U.C. Грушко, А.В. Лакалин // Письма в ЖТФ т.25, в.5, 1999.- С. 22-27.

69. Определение механизмов переноса тока в р-п-переходах по анализу вольт-амперных характеристик Электронный ресурс. / Улановский государственных университет: 2006. Режим доступа: http://www.ulsu.ru/departments/chairs/osfb/metodition/

70. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир., 1984, кн.1 -311с.

71. Колешко В.М., Каплан Г.Д. С-У методы измерения параметров МОП-структур. М.: ЦНИИ Электроника, 1977. - 83 с.

72. Шабалов А.Л. Установка для исследования зависящих от напряжения емкости и проводимости полупроводниковых приборов / А.Л. Шабалов, Л.С. Шустерман, М.З. Баширов, М.С. Фельдман // Приборы и техника эксперимента №5, 1985. -С.240.

73. Capacitance reconstruction from measured C-V in high leakage, nitride/oxide MOS / Choi Chang-Hoon, Wu Yider, Goo Jung-Suk, Yu Zhiping, Dutton Robert W. // IEEE Trans. Electron Devices. 2000. - 47, № 10. - P. 1843-1850.

74. Давыдов B.H. Исследование электрически активных дефектов в полупроводниках с применением средств автоматизации. Томск: ТУСУР, 2006. - 151 с.

75. Соболев М.М. Исследование захвата электронов квантовыми точками с помощью нестационарной спектроскопии глубоких уровней / М.М. Соболев, И.В. Кочнев, В.М. Лантратов, Н.Н. Леденцов // Физика и техника полупроводниковт.35, в. 10,2001 -С. 1228-1234.

76. Шаймеев С.С. Автоматический емкостной спектрометр для измерения параметров глубоких центров в полупроводниках // Приборы и техника эксперимента №1, 1985. С. 175-177.

77. Computerized DLTS system to characterize deep levels in semiconductors / Avila Garcia Alejandro, Reyer Barranca Mario Alfredo // Rev. тех. fis. 2002. - 48, № 6. - P. 539-547.

78. Нестационарная спектроскопия глубоких уровней (НСГУ) Электронный ресурс. Режим доступа: http://sol.physik.tu-berlin.de/~reza/DLTS.HTM

79. Lang D.V. Deep-level transient spectroscopy: a new method to characterize trap in semiconductors.//J. Appl. Phys. 1974. - V.45. - № 7. - P.3023-3032.

80. Evans-Freeman J. H. Electrical characterisation of ion Electrical characterisation of ion implantation induced defects in Si / J. H. Evans-Freeman, N.

81. Abdulgader, D. Emiroglu // Materials and Engineering Research Institute Sheffield Hallam University, SI 1WB Sheffield, United Kingdom 2006.

82. Bonde Nielsen K. Tracing diffusion by Laplace deep level spectroscopy / K. Bonde Nielsen, L. Dobaczewski // Materials Science Forum Vols. 258-263 (1997) P. 337-340

83. Dobaczewski L. Laplace transform DLTS studies of the DX centers in GaSb and AlGaAs / L. Dobaczewski, Hawkins I.D., Kaczor P., Missous M. // Materials Science Forum Vols. 83-87 (1992) P. 769-774

84. Автоматизированный метод релаксации неравновесной фотопроводимости (Электронный ресурс) / лаборатория автоматизации управления и образовательных технологий Режим доступа: http: // control 1 ab. narod.ru/ amrnf. htm

85. Пузин И.Б. Измерение малых емкостей полупроводниковых приборов с помощью компенсационно измерительного 2Т - моста / И.Б. Пузин, Г.К. Шерварлы, С.Б. Нечкин - Приборы и техника эксперимента №1, 1992.- С.112-114.

86. Пузин И.Б. Установка для исследования параметров дефектов кристаллической решетки в полупроводниковых диодных структурах емкостными методами Приборы и техника эксперимента №4, 1983.- С.155-157.

87. Нестеренко А.Д. Основы расчета электроизмерительных схем уравновешивания. К.: Изд-во АН УССР, 1960. 210 с.

88. Измерение в электронике : Справочник / В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Коневских и др.; Под ред. В.А. Кузнецова. М.: Энергоатомиздат, 1987. -512 с.

89. Спецификация ИМС САЗ 140 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.intersil.com/html

90. Спецификация на ИМС AD797 Электронный ресурс. Режим доступа: www.analog.com

91. Ковалев В.П. Измерение разности фаз // Приборы и техника эксперимента №2, 1958.-С.З-11.

92. Спецификация на ИМС ISO 124 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.burr-brown.com

93. Микросхемы памяти, ЦАП и АЦП: Справочник-2-e изд., стереотип / О.Н. Лебедев, А-Й.К. Марцинкявичюс, Э.-А.К. Багданскис и др.; М.: КУбК-а, 1996. - 395 с.

94. Шило В. J1. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. М.: Металлургия, 1988. - 235 с.

95. Новиков Ю.В., Калашнинков O.A., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопря- жения для персонального компьютера типа IBM PC. М.: 1998. - 224 с.

96. Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. Уроки реализации. Пер с анг. Матвеева В.В. М.: Мир, 2000, - 266 с.

97. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. Под ред. Томпкинса У., Уэбстера Дж. М.: Мир, 1992. - 589 с.

98. Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.Х., Угрюмов Е.П. Проектирвоание систем на микросхемах программируемой логики. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. -608 е.: ил.

99. Комолов Д.А., Мальк P.A., Зобенко A.A., Филиппов A.C. Системы автоматизированного проектирования фирмы Altera MAX+plus II и Quartus II. Краткое описание и самоучитель. М.: ИП РадиоСофт, 2002 - 352 е.: ил.

100. Большакова Т.В., Кокин Е.П., Петручук И.И. Обработка высокочастотных вольт-фарадных характеристик МДП-структур на ЭВМ.// Электронная техника. Сер. 10. Микроэлектронные устройства. 1977. - ВЫП.1. -С.40-45.

101. Александровский А.Д. Delphi 4. Шаг в будущее. М.: ДМК, 1999 - 528 е., ил.

102. Программирование в среде Delphi: Пер. с англ. / Джефф Дантеман, Джим Мишел, Дон Тейлор. К.: НИПФ «ДиаСофт Лтд.», 1995. - 608 с.

103. Программирование в среде Turbo Pascal 7.0 / Марченко А.И., Марченко Л.А: Под ред. Тарасенко В.П. М.: Бином Универсал, К.: ЮНИОР, 1997.-496 с.

104. Сурков К. А., Сурков Д. А., Вальвачёв А. Н. Программирование в среде DELPHI 2.0, Мн.: ООО «Попурри», 1997. - 640 с.

105. Microsoft Developer Network (MSDN) Library for Visual Studio 2005 Электронный ресурс. 1 электрон, опт. диск (DVD-ROM)

106. Давыдов В.H. Электрические свойства и дефекты решетки узкозонных полупроводников соединения A111BV : дис. / ТУ СУР Томск, 1996. - 472 с.

107. Колешко В.М., Каплан Т.Д. C-V методы измерения параметров МОП-структур. М.: ЦНИИ Электроника, 1977. - 83 с.

108. Карамышев В.П. Влияние функции распределения на теоретическую емкость области пространственного заряда полупроводника в МДП-структуре // Электронная техника. Серия 3. Микроэлектроника. 1976. - № 3(63). -С. 13-18.

109. Berman A. Model of high-frequency capacity MOS the structures, based on redistribution of a charge inversion a layer // Solid State Electron. - 1974. - V. 17. -№ 7. - P. 735-742.

110. Давыдов B.H., Лоскутова E.A. Аппроксимация экспериментальной кривой при обработке высокочастотных вольт-фарадных характеристик МДП-структур на ЭВМ.// Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. 1981. -ВЫП. 1(91). - С. 95-97.

111. Перегудова Т.В. Построение сглаживающего сплайна для экспериментальной кривой. Черноголовка. - 1985. - 16 с. Препринт ИХФ.

112. Троян П.Е. Автоматизация измерения характеристик МДП-структур с использованием шин ISA и PCI / П.Е. Троян, Н.Г. Зайцев // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. -Томск. 2005. - Т.3(11) - С.94-103.

113. Троян П.Е. Разработка автоматизированной установки для измерения характеристик МДП-структур с использованием ЭВМ. / .Е. Троян, Н.Г. Зайцев;

114. Ред. журн. "Изв.ВУЗов.Физика." Томск., 2006. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 26.02.2006, №196-В2006.

115. Давыдов В.Н. Измерение импеданса МДП-струк-туры / В.Н. Давыдов, П.Е. Троян, Н.Г. Зайцев // Материалы Всероссийской НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов «Научная сессия ТУСУР-2006». Томск -2006. - 4-7 мая - 4.4. - С.80-83.

116. Автоматизированный комплекс для исследования полупроводниковых структур / В.Н. Давыдов и др. // Известия Томского политехнического университета. 2006. - №8. -Т.309 - С. 42-46.

117. Давыдов В.Н. Программа расчета параметров МДП-структуры по методу Термана / В.Н. Давыдов, П.Е. Троян, Н.Г. Зайцев // Известия Томского политехнического университета. 2006. - №8. -Т.309 - С.47-51.

118. Давыдов В.Н. Исследование свойств полупроводниковых структур с применением автоматизированных средств измерения / В.Н. Давыдов и др. //

119. Материалы Всероссийской НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов «Научная сессия ТУСУР-2007». Томск. - 2007. - 3-7 мая. - Ч. 1. - С.294-298.

120. Зайцев Н.Г. Автоматизация калибровки системы виброконтроля «Аргус-М» / Н.Г. Зайцев // Трубопроводный транспорт нефти. 2007 - №2 - С.22-24.

121. Получение положительного решения о выдаче патента на изобретение «Система калибровки устройств измерения и контроля вибрации, управляемые микропроцессором» по заявке №2006 135 287 с датой приоритета 05.10.2006 г.

122. Пузин И.Б. Автоматический построитель вольт-фарадных характеристик полупроводниковых структур (С-У характериограф)/ И.Б. Пузин, А.И. Хорунжий Приборы и техника эксперимента №3, 1988 - С.223-227.

123. Данилевич В.В. Програмно управляемые модули для измерения вольт -амперных и вольт - фарадных характеристик детекторов излучений / В.В. Данилевич, В.Ф. Григорьев, С.К. Товмасян - Приборы и техника эксперимента №6,2000 - С.140-141.

124. Измеритель параметров полупроводниковых приборов ИППП-1 Электронный ресурс. / ОАО «МНИПИ» (Минский научно-исследовательский приборостроительный институт): 2007. Режим доступа: http://www.mnipi.by/multimetr25.html.

125. Данилина Т.И. Процессы микро- и нанотехнологии / Т.Н. Данилина и др. // Федер. агентство по образованию, Томск, гос. ун-т систем упр. И радиоэлектроники. Томск. - 2005 - 316 с.