автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Средства измерения вольт-фарадных характеристик полупроводниковых структур

На правах рукописи

ВАРЕНИК Юрий Александрович

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТ-ФАРАДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения (электрические и магнитные величины)

1 s ДЕК 20i0

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 2010

004617769

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» на кафедре «Нано- и микроэлектроника».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Печерская Римма Михайловна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Султанов Борис Владимирович; кандидат технических наук, доцент Шакурский Александр Васильевич

Ведущее предприятие: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)» (г. Москва)

Защита диссертации состоится 28 декабря 2010 г., в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д212.186.02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет», с авторефератом - на сайте университета www.pnzgu.ru

Автореферат разослан 26 ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор А. В. Светлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в интегральных микросхемах и дискретных приборах микроэлектроники, приборостроении используются различные полупроводниковые структуры, в том числе пла-нарные структуры «диэлектрик-полупроводник», «металл-диэлектрик—полупроводник» или еще более сложные многослойные системы, в том числе «металл -сегнетоэлектрик- полупроводник -металл» и «металл-нитрид кремния-окисел-полупроводник». Свойства и параметры таких структур обусловливают основные характеристики и параметры приборов, схем и устройств на их основе. Значительный вклад в развитие физических основ и метрологии полупроводниковых структур внесли представители как зарубежных так и отечественных научных коллективов У. Шокли, Ф. Стем, Г. И. Роберте, С. Зи, Ж. И. Алфёров, Р. С. На-хмансон, Б. В. Цыпин, Л. С. Берман, В. И. Зубков, Е. Н. Бормонгов, К. Н. Чернецов. С помощью вольт-фарадных методов производят косвенные измерения концентрации основных носителей заряда у полупроводниковых материалов, измерения ёмкости переходов, концентрации основных носителей заряда в полупроводниковых областях, толщины диэлектрического слоя и спектра поверхностных состояний в МДП-струкгурах. Принципы измерения вольт-фарадных характеристик (ВФХ) получили значительное развитие с совершенствованием средств измерения параметров электрических цепей. Значительный вклад в развитие этой области внесли Л. И. Волгин, В. С. Гутников, В. Ю. Кнеялер, К. Л. Куликовский, Е. А. Ломтев, А. И. Мартяшин, П. П. Орнатский, В. М. Шляндин, В. М. Сапельников, П. П. Чураков, Э. К. Шахов и др. Измерения зависимости импеданса полупроводниковой структуры от напряжения смещения находят применение при контроле изделий в процессе производства интегральных микросхем, полупроводниковых приборов, при исследовании полупроводниковых структур и материалов микро- и наноэлектроники с целью получения заданных параметров, а также при уровневой подготовке специалистов в области микро- и наноэлектроники в высших учебных заведениях страны.

В настоящее время для измерения импеданса полупроводниковых материалов и структур часто используют такие средства измерения параметров электрических цепей, такие как НРА191А, НР4294А, НР8753В фирмы Hewlett Packard или Е7-20, Е7-21, Е7-23, Е7-24 ОАО «МНИЛИ». Однако подобные средства измерения недостаточно адаптированы под

задачу измерений импеданса полупроводниковых материалов и структур. Во-первых, они не обеспечивают требуемые диапазоны и дискретность значений напряжения смещения: для вольт-фарадных измерений современных диодов может требоваться напряжение смещения до 1000 В. Во-вторых, схемы и методы измерения у таких средств не учитывают как специфики процессов в полупроводниковых структурах, так и взаимного влияния импедансов отдельных переходов и структур в измеряемых сложных полупроводниковых структурах, включая биполярные или МДП-транзисторы, что приводит к возникновению методических погрешностей и погрешностей согласования таких структур. В связи с этим для измерения параметров полупроводниковых структур, в том числе вольт-фарадными методами, существуют специализированные средства измерения. Одними из первых средств измерения ВФХ полупроводниковых структур были АМЦ1597, АМЦ1598, АМЦ1530 разработки Пензенского НИИ «Контрольприбор». В настоящее время находят применение такие средства измерения, как КеИШеу 4200-БС8 или СБМ-УУт фирмы МОС. Однако последние обладают относительной инструментальной погрешностью измерения напряжения смещения ±0,1 % и компонент импеданса до ± 3 % при подключении объекта измерения кабелями длиной до 3 м. Это порождает погрешность косвенного измерения параметров полупроводниковых структур до десятков процентов. Кроме того, частота переменной составляющей тестового напряжения принимает 4-5 дискретных значений в диапазоне 1кГц-10 МГц, что ограничивает возможности построения точной эквивалентной электрической схемы объекта измерения, а нижняя граничная частота не достаточна для реализации метода низкочастотных ВФХ, при котором измерения производятся на частотах порядка 1 Гц. Поэтому задача совершенствования средств измерения ВФХ полупроводниковых структур с целью повышения их научно-технических, технико-экономических, оперативных (временных) показателей является актуальной.

Цель диссертационного исследования - разработка методик для уменьшения погрешностей измерения ВФХ полупроводниковых структур и совершенствование существующих схемотехнических решений.

В соответствии с поставленной целью основными задачами диссертации являются:

1. Анализ моделей полупроводниковых структур и методов измерения их электрофизических параметров, анализ характеристик су-

шествующих средств измерения и определение требований к метрологическим характеристикам средств измерения ВФХ.

2. Исследование влияния погрешностей средств измерения ВФХ на точность измерения электрофизических параметров полупроводниковых структур и границ разделов в них.

3. Анализ принципов измерения ВФХ элементов сложных полупроводниковых структур: биполярных и МДП-транзисторов.

4. Разработка методики и технических решений для снижения инструментальной погрешности формирования напряжения смещения.

5. Совершенствование аппаратной части средств измерения ВФХ для снижения инструментальной погрешности измерения.

6. Развитие методики коррекции инструментальной погрешности измерения импеданса полупроводниковой структуры при удалённом подключении объекта измерения.

Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы теории математического анализа, физики полупроводниковых структур, теории электрических цепей, теории погрешностей. Основные теоретические результаты проверены и подтверждены математическим, имитационным моделированием и результатами экспериментальных исследований.

Научная новизна:

1. Разработана методика снижения инструментальной погрешности формирования напряжения смещения на объекте измерения, основанная на калибровке формирователя по образцовому напряжению при помощи калибрующего измерительного канала с двухтактным преобразованием. Предложен соответствующий формирователь напряжения смещения.

2. Усовершенствован способ формирования тестового воздействия, позволяющий снизить влияние паразитных параметров объекта измерения и устройства его подключения на погрешность измерения ВФХ, а также снижающий требования к частотным характеристикам источника тестового напряжения.

3. Развита методика коррекции погрешности измерения ВФХ при удалённом подключении объекта измерения, основанная на получении функции, корректирующей инструментальную погрешность измерения импеданса методом интерполяции Лагранжа по ряду измерений образцовых импедансов.

4. Предложены варианты калибрующих устройств на основе дискретных компонентов и оригинального микромеханического магазина образцовых комплексных сопротивлений, позволяющих калибровать по импедансу средство измерения ВФХ.

Практическая значимость. Полученные в работе результаты развивают основы проектирования средств измерения параметров полупроводниковых структур вольт-фарадными методами. Повышение точности измерения ВФХ при использовании разработанных методик и решений даёт возможность построения более точных моделей полупроводниковых нано- и микроструктур при их исследовании, а также повышения качества и надежности производимых изделий микроэлектроники за счет повышения точности измерения на стадиях их операционного и межоперационного технологического контроля. Разработанные методики, технические решения и усовершенствованные способы могут также быть использованы для проектирования средств измерения параметров многоэлементных электрических цепей различных конфигураций.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в следующих НИР: «Исследование основных закономерностей формирования микро-, наносистем с контролируемыми свойствами» по заданию Федерального агентства по образованию РФ на проведение научных исследований (регистрационный номер 1.3.09); госконтракт № 10/57У от 21.04.2010 г. на поставку автоматизированных лабораторных стендов по заказу УО «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»; госконтракт № 10/142У от 25.10.2010 г. на поставку автоматизированных лабораторных стендов для исследования полупроводниковых структур методами вольт-фарадных характеристик по заказу ГОУ ВПО «Московский энергетический институт (технический университет)».

На защиту выносятся:

1. Методика уменьшения инструментальной погрешности формирования напряжения смещения, позволяющая снизить инструментальную относительную погрешность напряжения смещения до ±0,012 %, и результаты ее апробации.

2. Усовершенствованный способ формирования тестового воздействия, позволяющий снизить влияние паразитных параметров объекта измерения и устройства его подключения на погрешность измерения импеданса.

3. Методика коррекции инструментальной погрешности измерения мнимой компоненты импеданса полупроводниковой структуры до предельного относительного значения ±0,5 % и действительной части до ±1 % при значениях ёмкости объекта от 10 пФ до 10 нФ и параллельного сопротивления от 1 МОм до 1 ГОм в диапазоне частот переменной составляющей тестового напряжения до 10 МГц при подключении объекта измерения кабелями до 3 м.

4. Оригинальные варианты магазинов образцовых комплексных сопротивлений, размещаемых в ограниченном пространстве зондового устройства, для калибровки средств измерения ВФХ по импедансу.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации опубликованы в периодических изданиях и представлены для обсуждения на таких научно-технических конференциях, как XV Туполевские чтения (Казань, 2007 г.), XI и XII Международные научно-методические конференции «Университетское образование» (Пенза, 2007 г., 2008 г.), «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2008 г.), «Методы создания, исследования микро-, наносистем и экономические аспекты микро-, наноэлекгроники» (Пенза, 2009 г.), «Информатизация образования. По-волжье-2010» (Пенза, 2010 г.), Ш Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноматериалы» (Рязань, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них одна - в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 120 наименований и четырёх приложений. Объём работы - 153 страницы основного машинописного текста, включающего 4 таблицы и 85 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель, научная новизна и практическое значение результатов работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы электрические модели полупроводниковых р-я-переходов и МДП-структур, что позволило выявить требования к методам и средствам измерения их параметров. Проведен сравнительный анализ технических характеристик современных средств измерения импеданса и узкоспециализированных средств, применяе-

мых для вольт-фарадных юмерений полупроводниковых структур и материалов. Современные средства измерения параметров полупроводниковых структур вольт-фарадными методами должны отвечать следующим требованиям: диапазон значений напряжения смещения для измерения параметров широкого спектра полупроводниковых структур должен составлять ±40 В для МДП-структур и от -1000 В до +1 В для /»-«-переходов; основная относительная погрешность напряжения смещения не более ±0,1 %; диапазон измеряемых ёмкостей от 50 фФ до 50 нФ; основная относительная погрешность измерения ёмкости не более ±3 %; диапазон измеряемых проводимостей от 10 мкСм до 10 мСм; основная относительная погрешность измерения проводимости не более ±3 % при длине кабелей, подключающих объект измерения, до 3 м; диапазон частот переменной составляющей тестового напряжения, исходя из типичных значений времени жизни неосновных носителей заряда и скорости перезарядки поверхностных состояний, должен составлять от 1 Гц до 10 МГц. Ввиду нелинейности характеристик объекта измерения для обеспечения приемлемой погрешности измерения ВФХ амплитуда переменного тестового напряжения не должна превышать 25 мВ.

Во второй главе проведён анализ влияния погрешностей средств измерения ВФХ на погрешность измерения электрофизических параметров полупроводниковых структур. Средства измерения ВФХ могут обладать погрешностью измерения как напряжения смещения, так и импеданса. Чаще всего погрешность измерения нелинейно зависит от значения измеряемой величины, что увеличивает погрешности косвенного измерения электрофизических параметров р-п-переходов и МДП-структур. Анализ влияния погрешности измерения ВФХ произведен для кремниевой МДП-структуры с полупроводником /?-типа, диэлектриком 8Юг толщиной 400 А и площадью затвора 0,29 мм2. Толщина диэлектрического слоя МДП-структуры с1ох определяется по значению ёмкости Сох из участка измеренной ВФХ, соответствующего сильному обогащению полупроводника. Относительная погрешность измерения толщины диэлектрика Ы0х равна

М - 5со* ох —'

\+ьсох

где ЪСох ~ относительная погрешность измерения ёмкости С0х-

■ бс,/ос„ = 1 7 6СГ/8С„ = 2—

-л-

6С,/2С =5 /

Минимальная ВЧ-ёмкость области пространственного заряда (ОГО) полупроводника С$ст, соответствующая сильной инверсии, определяется по значениям ёмкостей МДП-струюгуры С0х и Ст для режимов сильного обогащения и инверсии. Погрешность измерения ёмкости Сох может отличаться от погрешности емкости Ст в силу

нелинейной зависимости погреш- Рисунок 1 - Зависимость относительной

_ _ .. _ ____погрешности измерения емкости ОПЗ

ности измерения емкости, зачас- от 0-пюсительньгх

тую имеющейся у средств измере- погрешностей измерения

ния. Поэтому относительная погрешность измерения ёмкости ОПЗ бС^сг

(рисунок 1) зависит как от значений Сох и Ст, так и от соответствующих

относительных погрешностей измерения 5Сох и ЪСТ.

Определение концентрации основных носителей заряда полупроводника N производится по измеренным значениям С$ст при температуре Т. Причем весовой коэффициент относительной погрешности ёмкости 5Свет в два раза больше, чем для относительной погрешности температуры 6 Г, что определяет зависимость относительной погрешности косвенного измерения концентрации ЪN (рисунок 2).

Погрешность косвенного измерения 25 спектра поверхностных состояний зави- 22 5 сит от погрешности измерения ёмкости МДП-струкгуры и погрешности формирования постоянного напряжения смещения. Это видно из выражения для определения энергетического распределения поверхностных состояний

_сох

см

-1

с,

5С

где уз - поверхностный потенциал, зависящий от постоянного напряжения на затворе С/см; Ос - ёмкость полупровод-

Рисунок 2 - Зависимость погрешности измерения концентрации Ш от погрешностей измерения емкости ОПЗ {5Сэсд и температуры (57)

ника при напряжении С/ш; Я заряд электрона.

Рассмотрены измерения ВФХ элементов таких сложных полупроводниковых структур, как биполярный и МДП-транзисторы, тиристор, сочетающих в себе различное количество /»-«-переходов и МДП-структур. Их эквивалентные электрические схемы представляют собой многоэлеменг-ные электрические цепи. Поэтому для измерения ВФХ их элементов предложено использовать методы и технические решения, применяемые для измерения параметров элементов электрических цепей соответствующих конфигураций.

В третьей главе рассмотрены аппаратные способы повышения точности измерения ВФХ. Обобщённая структурная схема системы измерения ВФХ с использованием ПЭВМ имеет вид, показанный на рисунке 3.

Рисунок 3 - Структурная схема автоматизированной системы измерения ВФХ: МК - управляющий микроконтроллер

На точность измерения ВФХ при этом влияют погрешность и стабильность выходного напряжения источника смещения Сем, амплитуды и частоты выходного переменного напряжения генератора Г, коэффициента преобразования измерительного преобразователя ИП, детектирования амплитуды и фазы детекторами АД и ФД, аналого-цифровых преобразователей АЦП1 и АЦП2, а также изменение сумматором 2 амплитуды и фазы тестового напряжения, паразитные параметры устройства подключения объекта измерения (ёмкость и индуктивность соединительных кабелей, переходный импеданс контактного или зондового устройства).

При построении формирователей тестового сигнала с учётом свойств объектов измерения и современного уровня развития цифроаналоговых

преобразователей (ЦАП) и операционных усилителей (ОУ) существуют сложности обеспечения малого уровня квантования (менее милливольта) при широком диапазоне значений напряжения смещения от -100 В до +100 В и широком диапазоне частот от 0,1 Гц до 10 МГц с малой амплитудой переменной составляющей тест-сигнала (до 25 мВ). Указанные требования к напряжению смещения ¿/см достигаются с использованием каскадного включения ЦАП в схеме формирователя с калибрующим измерительным каналом (рисунок 4). Перед измерением ВФХ полупроводниковой структуры проводится автоматическая калибровка формирователя напряжения смещения. Для этого в системе управления в автоматическом режиме задаётся соответствующим кодом ЦАП выходное напряжение формирователя £УсМ, а затем с помощью калибрующего измерительного канала производится измерение этого напряжения (код АЦП). Результатом калибровки являются поправки и поправочные коэффициенты.

Рисунок 4 - Структурная схема источника напряжения смещения Для обеспечения точности измерения погрешности формирователя напряжения калибрующий измерительный канал должен обладать гораздо меньшим уровнем квантования напряжения, чем формирователь. Поэтому применение в измерительном канале одного 16- или 24-разрядного АЦП оказывается недостаточным. В данной работе предложена структура измерительного канала с двухтактным преобразованием напряжения в код (рисунок 5). Тогда измеренное значение напряжения за два такта определяется выражением

211)

ИОН

исм

А

Г.М

211]

ИОН

м

Кг

и

ЧЛД1 ^ПД^ПУ

где С/см - напряжение на входе измерительного канала (на входе делителя ЦЦ1 на момент начала преобразования); Д и £>ц — коды АЦП в первом и

втором тактах преобразования; С/ион - опорное напряжение АЦП и ЦАП; Кпдх - коэффициент передачи делителя ПД1; Кт - коэффициент усиления

Рисунок 5 - Структурная схема калибрующего измерительного канала: ЭНОЗУ - энергонезависимая память; ПУ — программируемый усилитель; ФНЧ - фильтр нижних частот; ФС - формирователь смещения входного напряжения; П - преобразователь напряжения ЦАП из униполярного в биполярное;

ИНВ - инвертор; У ВХ - устройство выборки-хранения; ПД1, ПД2 - программируемые делители; К - электронный ключ;

ОН - источник образцового напряжения

То есть в первом такте АЦП (см. рисунок 5) даёт код А, пропорциональный измеряемому напряжению, причём Кт = 1. Во втором такте микропроцессорное ядро передаёт код Д на вход ЦАП, выходное напряжение последнего вычитается из измеряемого, полученная разница напряжений усиливается ПУ с коэффициентом и преобразуется АЦП в код Da.

Поскольку калибрующий измерительный канал может иметь собственную инструментальную погрешность измерения, один из этапов калибровки состоит в получении коэффициентов функции расчёта действительного значения напряжения t/см по кодам А и Dn:

Ucu

_ 2^ион

К,

ПД1

к.

ПУ

А

1

В-Ч-г+е

м 2

А,

(1)

где р, у и 0 - поправочные величины, корректирующие инструментальные погрешности, вносимые функциональными узлами системы.

Величины ß, у и б определяются из решения системы уравнений по трём образцовым уровням напряжения UKi, Uta, ^къ, формируемым узлами ОН и ПД2 (рисунок 5):

U,

К\

U

2^ион ß 'А,, 1) -у + 0 Л iY

■^ПУ 2'" 2J 9Л/ 2Я

2С/ИОН ß Г N 1 -у+е (Ч 01

кт \ 2/ 0м Ч ^ 2JJ

2^ион ß ГА,, > 1 -у+е ГА, 1 ]

^ПУ ^— to 4Z 2J

(2)

кг

Таким образом, снижение инструментальной погрешности напряжения смещения осуществляется следующим образом:

1. Коррекция инструментальной погрешности калибрующего измерительного канала производится путём нахождения поправочных величин Р, у и 0 из решения системы (2) по ряду измерений, производимых каналом за два такта, формируемых ОН и ПД2 образцовых напряжений.

2. Напряжение смещения задаётся по коду ЦАП формирователем напряжения (см. рисунок 4).

3. Сформированное напряжение ¿7см преобразуется за два такта в коды А и Дь и согласно выражению (1) уточняется действительное значение напряжения смещения.

Имитационное моделирование с помощью программы МиШят позволило оценить погрешность измерения предложенного измерительного канала с использованием 8-разрядных АЦП и ЦАП (рисунок 6).

» 0,1 есГ

0,01 0,001

¡:\1;

м

ш

Hütt

11;

10

012345678 иси, В

Рисунок 6 - Погрешность измерения напряжения смещения после калибровки измерительного канала

Экспериментальная проверка предложенной методики проведена на макете с использованием микроконтроллера Silicon Labs с интегрирующим 16-разрядным АЦП в режиме 8,12 и 16 разрядов (рисунок 7).

!1>Ф"Н 'TiTfsTtl If ;ii| 'M C'Tiiiii - % -M IVflntl = 12 • II Ш 15 =

1|1|Н1. ? i г i f E rr Hfi],:-: II fffSifS Г!Г!р|; rlirlj rrnnil: -WW?: ''ЦШщ lifiiilfi III ilfi"' i> Hi 11

ilffl 11 ■ v^liiil IjVT'.' ЙНМ tfMJib Ш IP IMi-Nk-: ЙШ4 j И II! iljfrlll I! Кг fjt'ihri iHHiitl

rfiiH":ii if!!!-,',: jiliMii' ¡'ГЦ -i ¡¡ierii iTi'^i*;' 4 i I ' r1- i Я [trib'T: It® iiHirpf rrn'l : ' ftii'il' ¡V^'-i h*;

0123456789 10

Ucu, Ь

Рисунок 7 - Зависимости погрешности измерения напряжения реального измерительного канала Измеренные значения сравнивались со значениями, полученными от прецизионного универсального мультиметра Agilent Technologies 345 8/1, включённого в госреестр средств измерений, имеющего индикатор разрядностью 8 Vi и обладающего базовой относительной погрешностью измерения напряжения 0,0008 % на пределах 1 В и 10 В.

Для снижения погрешности измерения импеданса усовершенствован способ формирования тестового воздействия путём мостового включения источника напряжения смещения Ucm и формирователя переменной составляющей тестового напряжения t/TC- На рисунке 8,а представлен применяемый в современных средствах измерения ВФХ способ формирования тестового воздействия. При таком подходе амплитуда выходного напряжения схемы обратно пропорциональна импедансу Zx. Данная схема имеет недостатки. При измерении ВФХ элементов сложных пленарных полупроводниковых структур возникает погрешность измерения из-за влияния как импедансов между рабочими электродами (А и С, см. рисунок 8,а) и подложкой (электрод В) ZM и Zcb, так и паразитных параметров устройства подключения, что подтверждается расчетами и экспериментальной оценкой погрешности измерения модуля импеданса структуры \bZx\ при различных значения коэффициента усиления ОУ DA1 с разорванной цепью обратной связи Коу (см. рисунок 8,6). Предложенное усовершенствование способа формирования тестового воздействия (рису-

нок 9) даёт снижение погрешности измерения импеданса элемента сложной планарной структуры (рисунок 10).

20 дБ...... ■

... *Ггу=40 дЬ'—

-------

1

■Кт = 60 дБ--

80 дБ -••

г-

0 1 2 3 4 5

Ы'Ы

б)

Рисунок 8 - Схема включения сложной планарной структуры для измерения импеданса отдельного элемента (а) и относительная погрешность его измерения (б)

Рисунок 9 - Мостовое включение источника напряжения смещения и формирователя переменной составляющей тестового напряжения при формировании тестового воздействия на объект измерения (а), упрощённая схема (б)

Выходное напряжение так же, как и для схемы на рисунке 8, обратно пропорционально измеряемому импедансу за счёт вычитания из выходного напряжения ОУ DA\ напряжения тест-сигнала UTC.

В четвёртой главе описана методика коррекции инструментальной погрешности измерения импеданса полупроводниковой структуры при удалённом подключении объекта измерения. На рисунке 11 показаны зависимости относительной инструментальной погрешности измерения компонент импеданса с учётом влияния паразитных параметров зондового устройства, кабелей, соединяющих его со средством измерения, опорного импеданса Zq и АЧХ ОУ DAX (см. рисунки 8 и 9). Введения

100

ю

0.1

0.01

110 '

-Коу = 2<

ШУЗ^ЕЗШ г

40 дВ1—- —

; . - Коу = 60 дЕ

- -----i------

trC™- 80 лГ> :

С— --------

Щ :

.........

Рисунок 10- Погрешность измерения модуля импеданса при использовании

усовершенствованного способа формирования тестового воздействия

постоянных поправок и поправочных коэффициентов для снижения погрешности измерения компонент импеданса недостаточно. На основе анализа функции преобразования схемы (рисунок 8,а) получено выражение, связывающее измеренное значение с действительным:

а1гэкв +а2^экв +а3

'ИЗМ

^экв

+ Ь2гэкв + hZ3KB + b4

(3)

^ПАР + ^ПОС )

+ Z-

тс»

причём Z3KB =

¿ПАР

где Zq - значение опорного комплексного сопротивления в цепи ООС ОУ измерительного преобразователя; Zhm и Zx- измеренное и действительное значения импеданса; Zhap и Znoc - значения паразитных комплексных сопротивлений зондового устройства; ZTc - эквивалентное выходное комплексное сопротивление источника тестового напряжения; а\, а2, а3 и b\, Ь2, bi, Ьц - комплексные величины, зависящие от паразитных параметров устройства подключения объекта измерения, измерительного преобразователя на ОУ DAI и инструментальных погрешностей схемы обработки измерительного сигнала.

Аналогично, для схемы (рисунок 9) выражение, связывающее измеренное значение с действительным, имеет вид:

3 2

Z0 С12ЭКВ +с2^экв +C3Z3KB + c4

-изм ¿i23KB + b2Z3KB + ¿з2экв + ¿4

где С], с2, с3, с4 - комплексные величины, аналогичные ах, а2, а3 в выражении (3). Постоянные коэффициенты функций (3) и (4) определяются из решения системы десяти уравнений по десяти измерениям образцовых значений импеданса, формируемых калибрующим устройством:

3 2

С1^ЭКВ1 +С2^ЭКВ1 +СЗ^ЭКВ1 +с4

zmm Ьх1жт + Ъг2жы + + 64

3 2

Zn С1^ЭКВ2 + С2^ЭКВ2 + СЗ^ЭКВ2 + С4

JH3M2

+ b2Z3KB2 + 63Z3KB2 +

(5)

3 2

С1^ЭКВ10 +С2^ЭКВ10 +СЗ^ЭКВ10 +с4

•^измю ¿iZ3

1^ЭКВ10 "™2^ЭКВ10

+ bjZ.

эквю

+ Ьл

Такой подход связан с трудоёмкими вычислениями. Например, современная ПЭВМ решает систему уравнений (5) с комплексными переменными около 2-2,5 ч с помощью программы МаЛсас! 14.

10 „ 100 1-10' 110 Д,МОм

а) б)

Рисунок 11 - Зависимости инструментальной относительной погрешности измерения действительной 5ReZ и мнимой blmZ компонент импеданса от частоты переменной составляющей тест-сигнала f и значений сопротивления (а) и ёмкости (б) объекта измерения до калибровки средства измерения

В работе предложена методика, основанная на восстановлении интерполяцией с использованием многочлена Лагранжа функции, определяющей действительное значение импеданса объекта измерения по измеренному. Интерполяционный многочлен Лагранжа, определяемый по ряду измерений образцовых импедансов, формируемых калибрующим устройством, имеет вид:

1(2,0 =

Цг-г^^

при

Цг-г^^]) ЛП(2-2юм[20,+;]

при Иг^Л^-!,

при ¡=0,

6)

П (^гам К ]-гжм])

где и 2Изм(2о,-) - действительное и измеренное значения /-го образцового импеданса; - количество контрольных измерений Функция, дающая поправленное значение импеданса по измеренному (рисунок 12):

Ко

(7)

ВДвм) - ^ Zoi■x(zИзм,о, ¡•=0

где 2ти - измеренное значение импеданса полупроводниковой структуры. Предложенная методика коррекции инструментальной погрешности реализуется следующим образом:

1. Малогабаритное калибрующее устройство, формирующее образцовые импедансы, размещается в зондовом устройстве на место объекта измерения.

2. Средством измерения производится ряд измерений импедансов, задаваемых калибрующим устройством.

3.По измеренным значениям импедансов рассчитываются комплексные коэффициенты интерполяционного многочлена Лагранжа.

4. При измерении ВФХ полупроводниковой структуры действительные значения импеданса определяются по измеренным согласно

выражению (7) с учётом найденного в процессе калибровки интерполяционного многочлена (6).

100 1 10

С.пФ

1

1 0.1

ч

I «01

"но"5 110"' 1МГ

100 10

£ 1

КГ 0 .1 $

г о.о1 1 ю : 1 10^ 1 10 ■

но3

С,пФ

10 100 1 10-Я.МОм

1 10 100 Й.МОм

Рисунок 12 - Зависимости относительной инструментальной погрешности измерения компонент импеданса до и после коррекции

Калибровка средства измерения по импедансу осуществляется калибрующими устройствами на дискретных компонентах и микромеханических электростатических конденсаторах переменной ёмкости, размещёнными в месте подключения объекта измерения.

Предложенные методики и ВС технические решения реализованы автором в опытном образце ......

измерительного блока автомата- ;-■■ ■ Д^дИв■■■!*■

зированной системы измерения I .¿/■иГ"*,тт_* ,

параметров полупроводниковых ; - г, *

структур вольт-фарадным методом (рисунок 13). Она обеспечивает следующие технические характеристики: диапазон напря-

Рисунок 13 - Опытный образец измерительного блока в составе автоматизированной системы измерения параметров полупроводниковых структур.

жения смещения от -100 В до +100 В; относительная погрешность напряжения смещения не более ±0,01 %; диапазон измеряемых зна-

чений ёмкости от 10 пФ до 10 нФ; относительная погрешность измерения мнимой компоненты импеданса до ±0,5 % и действительной - до ±1 % при подключении объекта измерения кабелями до 3 м; диапазон частот переменного тестового напряжения от 1 Гц до 10 МГц и амплитуда 10 мВ и 25 мВ.

Представленная разработка включена в каталог инновационных проектов Пензенской области в 2009 г.

В приложениях приводятся акты внедрения, фрагменты аналитического обзора современных средств измерения параметров полупроводниковых структур и импедансов электрических цепей; листинги программ среды МаШсас1 для оценки погрешностей определения параметров полупроводниковых структур по ВФХ, расчета комплексного коэффициента передачи схемы измерения с учётом влияния паразитных параметров устройства подключения объекта измерения и образцовых мер и оценки погрешности измерения при калибровке средства измерения с использованием интерполяции.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Скорректированы основные требования по диапазонам тестовых воздействий и измеряемых величин, определены предельные значения их погрешностей, которым должны отвечать современные средства измерения ВФХ полупроводниковых структур.

2. Оценены степени влияния основной погрешности измерения параметров ВФХ на погрешность определения по ней параметров полупроводниковых структур. Установлено влияние с разными весовыми коэффициентами погрешностей измерения ВФХ на погрешности косвенного измерения электрофизических параметров полупроводниковых структур.

3. Рассмотрены способы измерения ВФХ элементов сложных полупроводниковых структур. Предложено использовать методы и технические решения, применяемые для измерения параметров элементов электрических цепей различной конфигурации, позволяющие исключить или снизить погрешности измерения, обусловленные действием собственных паразитных параметров сложных полупроводниковых структур.

4. Предложена методика, позволяющая снизить инструментальную погрешность установки напряжения смещения в широком интервале значений ±100 В до ±0,01 % при использовании 12- и 16-разрядных АЦП и ЦАП.

5. Предложено усовершенствование способа формирования тестового воздействия, позволяющее снизить влияние паразитных параметров как самого объекта измерения, так и устройства его подключения на инструментальную погрешность измерения импеданса. Экспериментально установлено снижение последней до 2 раз.

6. Развита методика снижения инструментальной погрешности измерения импеданса на основе нахождения функции, корректирующей эту погрешность, с использованием интерполяции Лагранжа по измеренным значениям образцовых импедансов. Произведена оценка и экспериментально получены значения относительной инструментальной погрешности измерения мнимой компоненты импеданса полупроводниковой структуры до предельного значения ± 0,5 % и действительной части до ± 1 % при значениях ёмкости объекта от 10 пФ до 10 нФ и параллельного сопротивления от 1 МОм до 1 ГОм в диапазоне частот переменной составляющей тестового напряжения до 10МГц при подключении объекта измерения кабелями до 3 м. Предложены на основе дискретных компонентов и микромеханических электростатических конденсаторов переменной ёмкости два варианта калибрующих устройств, размещаемых в зондовом устройстве, позволяющих формировать образцовые импедансы.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России

1. Вареник, Ю. А. Формирование тестового воздействия для измерения вольт-фарадных характеристик / Ю. А. Вареник, Р. М. Пе-черская // Нано- и микросистемная техника. - 2010. - № 6. - С. 17-19.

Публикации в других изданиях

2. Вареник, Ю. А. Формирование напряжения смещения для высокоточных измерений вольт-фарадных характеристик / Ю. А. Вареник // Наноматериалы : сб. тр. 1П Всероссийской школы-семинара студентов, аспирантов и молодых ученых. - Рязань : РГРТУ, 2010. -Т. 1.-С. 10-14.

3. Вареник, Ю. А. Универсальный цифровой измерительный модуль / Ю. А. Вареник, А. М. Метальников, Р. М. Печерская // Информатизация образования. Поволжье-2010 : тр. всероссийской научно-методической конференции. - Пенза : Изд-во ПТУ, 2010. - С. 227-230.

4. Аверин, И. А. Инновационные технологии в образовательных программах для индустрии нано- и микросистем / И. А. Аверин, Ю. А. Вареник, О. В. Карпанин, А. М. Метальников, Р. М. Печерская, А. Н. Поляков // Информатизация образования. Поволжье-2010 : тр. всероссийской научно-методической конференции. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2010.-С. 276-278.

5. Вареник, Ю. А. Прецизионный формирователь напряжения смещения для измерения вольт-фарадных характеристик / Ю. А. Вареник // XXI научно-техническая конференция студентов и профессорско-преподавательского состава университета : сб. докл. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2010.-5 с.

6. Вареник, Ю. А. Автоматизированные средства измерения для исследования полупроводниковых структур вольт-фарадными методами / Ю. А. Вареник // XX научно-техническая конференция студентов и профессорско-преподавательского состава университета : сб. докл. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2009. - 4 с.

7. Вареник, Ю. А. Модернизация автоматизированных комплексов для исследования проводниковых материалов и полупроводниковых структур / Ю. А. Вареник // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : сб. тр. международной научно-технической конференции. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2008. - 4 с.

8. Вареник, Ю. А. Модернизация лабораторного комплекса по исследованию проводниковых материалов / Ю. А. Вареник, А. М. Метальников, О. В. Карпанин // Университетское образование : сб. тр. XII Международной научно-методической конференции. - Пенза : ПДЗ, 2008.-3 с.

9. Вареник, Ю. А. Автоматизированная система измерения параметров МДП-структур / Ю. А. Вареник // XV Туполевские чтения : сб. тр. международной молодёжной научной конференции. - Казань : КГТУ, 2007. - 2 с.

10. Вареник, Ю. А. Высокоэффективные многоканальные источники питания лабораторных измерительных стендов / Ю. А. Вареник // Университетское образование : сб. тр. XI Международной научно-методической конференции. - Пенза : ПДЗ, 2007. - 3 с.

Научное издание

Вареник Юрий Александрович

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТ-ФАРАДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения (электрические и магнитные величины)

Подписано в печать 26.11.10. Формат 60x84Vl6. Усл. печ. л. 1,28. Тираж 100. Заказ № 727 .

Издательство ПГУ 440026, Пенза, Красная, 40.

Введение.

1. Анализ моделей полупроводниковых структур и электрических методов измерения их параметров.

1.1 Полупроводниковые микро- и наноструктуры и их эквивалентные схемы.

1.1.1 Эквивалентная электрическая схема р-п-перехода и его параметры, измеряемые вольт-фарадными методами

1.1.2 Эквивалентные электрические схемы МДП-структуры и её параметры, измеряемые вольт-фарадными методами.

1.2 Вольт-фарадные методы измерения параметров полупроводниковых структур

1.2.1 Измерение параметров р-гс-переходов по их вольт-фарадным характеристикам (ВФХ).

1.2.2 Измерение параметров МДП-структур.

1.3 Особенности измерения ВФХ полупроводниковых структур

1.4 Анализ средств измерения параметров полупроводниковых структур

Выводы по главе 1.

2. Исследование влияния метрологических характеристик средств измерения на погрешность измерения электрофизических параметров.

2.1 Исследование влияния характеристик средств измерения на погрешность измерения параметров компонент моделей полупроводниковых структур.

2.2 Анализ влияния погрешностей измерения ВФХ на погрешность косвенного 'измерения электрофизических параметров полупроводниковых структур.

2.3 Измерение ВФХ сложных полупроводниковых структур.

Выводы по главе 2.

3. Совершенствование аппаратной части средств измерения ВФХ.

3.1 Источники инструментальных погрешностей измерения

3.2 Методика снижения инструментальной погрешности формирования напряжения смещения.

3.3 Формирование напряжений смещения для измерения ВФХ высоковольтных полупроводниковых структур.

3.4 Совершенствование способа формирования тестового воздействия на объект измерения.

Выводы по главе 3.

4. Методики и технические средства снижения инструментальной погрешности измерения ВФХ.

4.1 Методика калибровки средства измерения ВФХ по импедансу при удалённом подключении объекта измерения.

4.2 Методика коррекции инструментальной погрешности импеданса на основе интерполяции Лагранжа.

4.3 Устройства формирования образцовых импедансов.

Выводы по главе 4.

В настоящее время в интегральных микросхемах и дискретных приборах микроэлектроники, приборостроения используются различные полупроводниковые структуры, включая планарные структуры диэлектрик-полупроводник, металл-диэлектрик-полупроводник или ещё более сложные многослойные системы в том числе металл-сегнетоэлектрик-полупроводник-металл и металл-нитрид кремния-окисел-полупроводник [13, 54, 74]. Свойства и параметры таких структур обуславливают основные характеристики и параметры приборов, схем-и.устройств на их основе. Значительный вклад в развитие физических основ и метрологии полупроводниковых структур внесли представители зарубежных научных коллективов, У.Шокли, Ф.Стем, Г.И.Робертс, С. Зи и отечественных Ж.И.Алфёров, Р.С.Нахмансон, Б.В.Цыпин, Л.С.Берман, В.И.Зубков, Е.Н.Бормонтов, К.Н.Чернецов. С помощью вольт-фарадных методов производят косвенные измерения концентрации основных носителей заряда у полупроводниковых материалов, измерения ёмкости переходов, концентрации основных носителей заряда в полупроводниковых областях, толщины диэлектрического слоя и спектра поверхностных состояний в МДП-структурах. Принципы измерения ВФХ получили значительное развитие с совершенствованием средств измерения параметров электрических цепей. Значительный вклад в развитие этой области внесли Л.И.Волгин, В.С.Гутников, В.КХКнеллер, КЛ.Куликовский, Е.А.Ломтев, А.И.Мартяшин, П.П.Орнатский, В.М.Шляндин, В.М. Сап ельников, П.П.Чураков, Э.К.Шахов и др. Измерения зависимости импеданса полупроводниковой структуры от напряжения смещения находят применение при контроле изделий в процессе производства интегральных микросхем [84], полупроводниковых приборов, для исследования полупроводниковых струк3 тур и материалов микро- и наноэлектроники с целью получения, заданных параметров, а также при уровневой подготовке специалистов в области микро- и наноэлектроники в высших учебных заведениях страны [2, 33].

В настоящее время для измерения импеданса полупроводниковых материалов и структур часто используют средства измерения параметров электрических цепей, такие как HP4191 А, НР4294А, HP8753В [97-100, 110, 113] фирмы Hewlett Packard [113] или Е7-20, Е7-21, Е7-23, Е7-24 ОАО «МНИПИ». Однако подобные средства измерения недостаточно адаптированы под задачу измерений импеданса полупроводниковых материалов и структур. В первую очередь,, они не обеспечивают требуемые диапазоны и дискретность значений напряжения смещения: для вольт-фарадных измерений современных диодов может требоваться напряжение смещения до 1000В [9, 10]. Во-вторых, схемы и методы измерения у таких средств не учитывают как специфики процессов в полупроводниковых структурах, так и взаимного влияния импедансов отдельных переходов и структур в измеряемых сложных полупроводниковых структурах, включая биполярные или МДП- транзисторы, что приводит к возникновению методических погрешностей и погрешностей согласования таких структур. В связи с этим для измерения параметров полупроводниковых структур, в том числе вольт-фарадными методами, существуют специализированные средства измерения [27, 40 -42, 46, 68, 75, 76]. Одними из первых средств измерения ВФХ полупроводниковых структур были АМЦ1597,,АМЦ1598, АМЦ1530 разработки Пензенского НИИ «Контрольприбор» [31, 85]. В настоящее время находят применение средства измерения такие, как Keitheley 4200-SCS [114] или CSM-Win [116] фирмы MDC. Однако последние обладают относительной инструментальной погрешностью измерения напряжения смещения ±0,1% и компонент импеданса до ±3% при подключении объекта измерения кабелями длиной до Зм [114, 40-42, 46]. Это порождает погрешность косвенного измерения параметров полупроводниковых структур до десятков процентов. Кроме того, частота переменной составляющей тестового напряжения принимает 4-5 дискретных значений в диапазоне 1кГц - 10МГц, что ограничивает возможности построения точной эквивалентной электрической схемы объекта измерения, а нижняя граничная частота не достаточна для реализации метода низкочастотных ВФХ, при котором измерения производятся на частотах порядка 1Гц. Поэтому задача совершенствования средств измерения ВФХ полупроводниковых структур с целью повышения их научно-технических, технико-экономических, оперативных (временных) показателей является актуальной.

Цель диссертационного исследования - разработка методик для уменьшения погрешностей измерения ВФХ полупроводниковых структур и совершенствование существующих схемотехнических решений.

В соответствии с поставленной целью основными задачами диссертации являются:

Выводы по главе 4

1. Определены основные источники инструментальной погрешности измерения импеданса средств измерения. Значительный вклад в погрешность вносят паразитные параметры кабелей и зондового устройства, соединяющих объект и средство измерения, снижение коэффициента усиления операционного усилителя с разорванной цепью ООС измерительного преобразователя, паразитные параметры и разброс опорных импедансов в цепи ООС измерительного преобразователя, а также изменение амплитуды и фазовый набег напряжения, вносимые узлами обработки выходного сигнала измерительного преобразователя. На основании произведённой оценки инструментальных погрешностей измерения импеданса очевидна недостаточность использования постоянных поправок и поправочных коэффициентов для коррекции погрешности во всём диапазоне измеряемых импедансов. В связи с этим предложено корректировать инструментальную погрешность измерения путём нахождения функциональной связи между измеренным и действительным значениями импеданса, учитывающей вышеуказанные основные влияющие факторы на погрешность, по ряду измерений образцовых импедансов, формируемых калибрующим устройство.

2. Развита методика снижения инструментальной погрешности измерения импеданса на основе нахождения функции, корректирующей эту погрешность, с использованием интерполяции Лагранжа по измеренным значениям образцовых импедансов. Произведена оценка и экспериментально получены значения относительной инструментальной погрешности измерения мнимой компоненты импеданса полупроводниковой структуры до предельного значения ±0,5% и действительной части до ±1% при значениях ёмкости объекта от ЮпФ до ЮнФ и параллельного сопротивления от 1МОм до 1ГОм в диапазоне частот переменной составляющей тестового напряжения до 10МГц при подключении объекта измерения кабелями до трёх метров.

3. Предложены на основе дискретных компонентов и микромеханических электростатических конденсаторов переменной ёмкости два варианта калибрующих устройств, размещаемых в зондовом устройстве, позволяющих формировать образцовые импедансы. Показано, что применение предложенных микромеханических решений для создания малогабаритных калибрующих устройств, встраиваемых в зондовое устройство, позволяет формировать образцовые импедансы по параллельной эквивалентной схеме включения образцовых ёмкости и сопротивления. Использование микромеханических электростатических конденсаторов переменной ёмкости исключает погрешности, вносимые контактным сопротивлением коммутирующих реле, а использование микромеханических электростатических реле для коммутации образцовых сопротивлений снижает погрешность сопротивления до 0,1%.

Заключение

1. Скорректированы основные требования по диапазонам тестовых воздействий и измеряемых величин, определены предельные значения их погрешностей, которым должны отвечать современные средства измерения ВФХ полупроводниковых структур.

2. Оценены степени влияния основной погрешности измерения параметров ВФХ на погрешность определения по ней параметров полупроводниковых структур. Установлено, влияние с разными весовыми коэффициентами погрешностей измерения ВФХ на погрешности косвенного измерения электрофизических параметров полупроводниковых структур.

3. Рассмотрены способы измерения ВФХ элементов сложных полупроводниковых структур. Предложено использовать методы и технические решения, применяемые для измерения параметров элементов электрических цепей различной конфигурации, позволяющие исключить или снизить погрешности измерения, обусловленные действием собственных паразитных параметров сложных полупроводниковых структур.

4. Предложена методика, позволяющая снизить инструментальную погрешность установки напряжения смещения в широком интервале значений ±100В до ±0,01% при использовании 12- и 16-разрядных АЦП и ЦАП.

5. Предложено усовершенствование способа формирования тестового воздействия, позволяющее снизить влияние паразитных параметров как самого объекта измерения, так и устройства его подключения на инструментальную погрешность измерения импеданса. Экспериментально установлено снижение последней до 2 раз.

6. Развита методика снижения инструментальной погрешности измерения импеданса на основе нахождения функции, корректирующей эту погрешность, с использованием интерполяции Лагранжа по измеренным значениям образцовых импедансов. Произведена оценка и экспериментально получены значения относительной инструментальной погрешности измерения мнимой компоненты импеданса полупроводниковой структуры до предельного значения ±0,5% и действительной части до ±1% при значениях ёмкости объекта от ЮпФ до ЮнФ и параллельного сопротивления от 1МОм до 1ГОм в диапазоне частот переменной составляющей тестового напряжения до 10МГц при подключении объекта измерения кабелями до трёх метров. Предложены на основе дискретных компонентов и микромеханических электростатических конденсаторов переменной ёмкости два варианта калибрующих устройств, размещаемых в зондовом устройстве, позволяющих формировать образцовые импедан-сы.

1. Абрамов В.Б. Исследование свойств полупроводников методом вольт-фарадных характеристик / Абрамов В.Б., Карпанин О.В., Медведев С.П., Метальников А.М, Печер-ская P.M. Пенза.: ПТУ, 2004. - 43с.

2. Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А, Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М.: Радио и связь, 1985. - 304с.

3. Балтянский С.Ш. Методы и средства измерения распределенных параметров комплексной проводимости МДП-структур: Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.11.05. Пенза, 1993. - 168 с.

4. Балтянский С.Ш. Измерение параметров физических объектов на основе идентификации и синтеза электрических моделей: Монография. Пенза, - 2000. - 179с.

5. Безуглов Д.А., Мищенко E.H. // ПТЭ, 1993, № 1, С. 145.

6. Белов Л. Переключатели сверхвысокочастотных сигналов. / Белов Л. // Электроника: Наука, Технология, Бизнес.—2006. №1 С.20 - 25.

7. Берман, Л.С. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках / Бер-ман Л. С , Лебедев A.A. Л: Наука, 1981. -176 с.

8. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи: Учебник для ВУЗов. 7-е издание. - М.: Высшая школа, 1978. - 528с.

9. Бойков В.И., Смирнов А.В. //ПТЭ, 1991, № 1, С. 133.

10. Бормонтов Е.Н. Физика и метрология МДП-структур: Учебное пособие. — Воронеж: ВГУ, 1997. -184с.

11. Бормонтов А.Е. .Влияние флуктуаций встроенного заряда на электрофизические характеристики МДП-структур. / Бормонтов А.Е., Ганжа В.В., Меньшикова Т.Г. // Вестник ВГУ, Серия: Физика, Математика. 2005. - №1. - С.75 - 79.

12. Бормонтов А.Е. Флуктуационная модель вольт-фарадной характеристики МДГТ-структуры / Бормонтов А.Е., Меньшикова Т.Г. // Письма в ЖТФ. — 2010. Том 36. Вып. 9.

13. Бриндли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Пер. с англ. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 144с.

14. Бронштейн И.Н. Справочник по математике / Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. -М.: Наука, 1981.-718с.

15. Валиев К.А., Пашинцев Ю.И., Петров Г.В. Применение контакта металл — полупроводник в электронике. М.: Сов. Радио, 1984. - 304с.

16. Варадин В., Виной К., Джозе К. ВЧ МЭМС и их применение. М.: Техносфера, 2004.-528с.

17. Вареник, Ю. А. Формирование тестового воздействия для измерения вольт-фарадных характеристик / Ю. А. Вареник, Р. М. Печерская // Нано- и микросистемная техника. -2010. -№ 6. С. 17-19.

18. Вареник, Ю. А. Универсальный цифровой измерительный модуль / Ю. А. Вареник, А. М. Метальников, Р. М. Печерская // Информатизация образования. Поволжье-2010 : тр. всероссийской научно-методической конференции. Пенза : Изд-во ПГУ, 2010. - С. 227230.

19. Вареник, Ю. А. Автоматизированная система измерения параметров МДП-структур / Ю. А. Вареник // XV Туполевские чтения : сб. тр. международной молодёжной научной конференции. Казань: КГТУ, 2007. - 2 с.

20. Вареник, Ю. А. Высокоэффективные многоканальные источники питания лабораторных измерительных стендов / Ю. А. Вареник // Университетское образование : сб. тр. XI Международной научно-методической конференции. Пенза: ПДЗ, 2007. - 3 с.

21. Нахмансон P.C. Теория поверхностной емкости. Физ. тверд, тела, 1964, т. 6, № 4, с. 115-124.

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

23. Гаевский Ю.С. Преобразователи для измерения вольт-фарадных характеристик емкостей МДП-струкгур. / Гаевский Ю.С., Рыжов В.Ф., Чумаков A.A., Цыпин В.Б.// Приборы и системы управления. -1987. № 8. - С. 28-29.

24. Гаман В. И. Физика полупроводниковых приборов: Учебное пособие. /В.И. Гаман. Томск: Изд-во НТЛ, 2000.426 с.

25. Глинченко A.C. Исследование параметров и характеристик полупроводниковых приборов с применением интернет-технологий: учеб. пособие. / Егоров Н.М., Комаров В .А., Сарафанов A.B. -М.: ДМК Пресс, 2008. 352с.

26. Горев Н.Б. Вольт-фарадные измерения в тонкоплёночных эпитаксиальных структурах GaAs / Горев Н.Б., Коджеспирова И.Ф., Привалов E.H. // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2009. - №5. - С. 25 - 28.

27. ГОСТ. 8.513-84 ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения.

28. ГОСТ 8.395-80 ГСИ. Нормативные условия измерений при поверке. Общие требования.

29. Грицик В.Ю. Влияние монооксида углерода на вольт-фарадные характеристики МОП диодов. Pb - Si02 - Si / Грицик В.Ю., Калыгина В.М. // Физика и техника полупроводников. - 2009. Том 43. Вып. 6. - С. 780 - 784.

30. Гуртов В.А. Твёрдотельная электроника: Учеб. пособие. Петрозаводск: ПетрГУ,2005.-492с.

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

32. Двинских В.А. Характериограф для снятия вольт-фарадных характеристик р-п-переходов с большими потерями. / Двинских В.А., Парусов В.П., Сергеев A.C. // Приборы и техника эксперимента. -1979. №2. - С.186-189.

33. Дедык А.И. Вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики керамических материалов на основе титаната бария стронция / Канарейкин А.Д., Ненашева Е.А., Павлова Ю.В., Карманенко С.Ф. // Журнал технической физики. - 2006. Том 76. Вып. 9. - С. 59 - 64.

34. Емельянов A.M. Вольт-фарадные характеристики р-п-структур на основе (111)5/, легированного эрбием и кислородом / Емельянов А.М., Соболев H.A., Якименко А.Н. // Физика и техника полупроводников. 2001. - Т.З. - Вып.З. - С. 330 - 334.128

35. Ефремов Н.Д. Нанометровые кластеры и нанокристаллы кремния. / Ефремов Н.Д., Аржанникова С.А., Володин В.А., Камев Г.Н., Марин Д.В. // Вестник НСУ, Серия: Физика.- 2007. Том 2. - Выпуск 2. - С51-60.

36. Зайцев Н.Г. Аппаратно-программный комплекс для автоматизации технологического процесса производства приборов микро- и оптоэлектроники: Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.13.06. Томск.: ТУСУР, 2007.-20с.

37. Зи С., Физика полупроводниковых приборов. В 2 т. Т. 1. / Зи С. Пер. сангл. М.: Мир, 1984.-456 с.

38. Зубков В. И. Спектроскопия адмитганса полупроводниковых наногетероструктур: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: 01.04.10. Санкт-Петербург, 2007. - 334с.

39. Зубков, В.И. Емкостная спектроскопия эффективный метод нанодиагностики квантово-размерных структур / Зубков В.И. // Петербургский журнал электроники. - 2006. -№4.-52-61.

40. Игумнов Д.В. Основы микроэлектроники / Игумнов Д.В., Королёв Г.В., Громов И.С.- М.: Высшая школа, 1991. 254с.

41. КаменевЛ.В. //ПТЭ, 1983, № 6, С. 96.

42. Кардаш И.Е. Химия и применение поли-п-ксилиленов. / Кардаш И.Е., Пе-балк A.B., Праведников A.B. // В кн.:Итоги науки и техники. С. Химия и технология высокомолекулярных соединений. М.: ВИНИТИ, 1984, Т. 19.

43. Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука. - 1970, - 399 с.

44. Киселев В. Ф. Основы физики поверхности твердого тела /В.Ф. Киселев, С.Н. Козлов, A.B. Зотеев. М.: МГУ, 1999,284 с.

45. Кнеллер' В.Ю., Боровских Л.П. Определение параметров многоэлементных двухполюсников.—М.: Энергоатомиздат, 1986.

46. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок: Учебник для ВУЗов. М.: Радио и связь, 1989. - 400с.

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

48. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: (измерительные преобразователи): Учебное пособие.—JL: Энергоатомиздат., 1983. 320с.

49. Литовченко В.Г. Основы физики полупроводниковых слоистых систем. — Киев.: Наукова думка. 1980, - 284 с.

50. Мазор Ю.Л., Мачусский Е.А., Правда В.И. Радиотехника: Энциклопедия. М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2002. - 944с.

51. Маилян К.А. Структура и свойства поли-п-ксилилена и их зависимость от параметров пиролитической полимеризации 2,2.-парациклофана. Дисс. канд. хим. наук. М.: НИФХИ им. Л.Я. Карпова, 1995. - 119 с.

52. Макаров Е.Г. Инженерные расчёты в Mathcad: учебник. СПб.: Питер, 2005. - 448с.

53. Макс Ж! Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях: В 2-х томах. Пер. в франц. М.: Мир, 1983. - 312с.

54. Малинкович М.Д., Наумов М.В. // ПТЭ, 1994, № 4, С.47.

55. Марголин В.И. Физические основы микроэлектроники: учебник студентов высших учебных заведений / Марголин В.И., Жабреев В.А., Тупик В.А. М.: Издательский центр «Академия», 2008.-400 с.

56. Марк Е. Харнитер. Multisim 7. Современная система компьютерного моделирования и анализа электронных, устройств. М.: ДМК Пресс, 2006. - 494с.

57. Мартяшин А.И. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / Мартяшин А.И., Куликовский К.Л., Куроедов С.К., Орлова Л.В. — М., Энергоатомиздат, 1990. — С. 113-115.

58. Мельников A.A. ИВК для определения электрофизических параметров полупроводниковых материалов / Мельников A.A., Морозов Н.В., Рыжов В.Ф., Рябинин В.И. // Приборы и системы управления. -1983. №11. - С. 37-38.

59. Мегальников ОБ., Шанин О.И., Шепелев A.B. // ПТЭ, 1989, № 3, С. 118.

60. Микросхемы АЦП и ЦАП. М.: Издательский дом «Додэка-XXt», 2005. - 432с.

61. МУХУРОВ Н.И. Электростатические коммутационные микроустройства на анодом окисле алюминия. / МУХУРОВ Н.И., ЕФРЕМОВ Г. И, МУССКИЙ A.C. // ДОКЛАДЫ БГУИР. 2007. №1(17) - С.79 - 87.

62. Нахмансон P.C. Эквивалентная схема поверхности полупроводника, В сб.: Электронные процессы на поверхности и в монокристаллических слоях полупроводников. Новосибирск, Наука, 1967, с. 86-96.

63. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков / Орешкин П.Т. М.: Высш. шк., 1977. - 448 с.

64. Печерская Р.М.Релаксационные явления в активных диэлектриках. Пенза: Изд-во Пенз.гос.ун-та, 1994. — 72с.

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

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

67. Ратхор Т.С. Цифровые измерения. Методы и схемотехника. М.: Техносфера, 2004. -376с.

68. Рожков В.А. Электрофизические свойства структур металл-окисел эрбия-кремний / Рожков В.А., Родионов М.А. // Вестник СамГу естественнонаучная сессия. - 2004. - №2. С. 94 100.

69. Савенко В.Г. Измерительная техника: Учебное пособие. М.: «Высшая школа», 1974-335с.

70. Самойлов В.А. Емкостный спектрометр глубоких уровней / Самойлов В.А., Принц В .Я. //Приборы и техника эксперимента. 1985. №5. - С. 178 -181.

71. Сакалаускасс С., Вайгонис 3., Пурас. Р. // ПГЭ, 2007, № 3, С. 61.

72. Соломонов, A.B. Емкостная спектроскопия полупроводниковых твердых растворов / Соломонов A.B. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2000 . -134 с.\

73. Уолт Кестер. Аналого-цифровое преобразование. М.: Техносфера., 2007. -1016с.

74. Федоров В.К., Сергеев Н.П, Кондрашин A.A. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств. М.: Техносфера, 2005. - 504с.

75. Цыпин Б.В. Повышение точности автоматизированных систем контроля концентрации носителей зарядов в МДП-структурах / Цыпин Б.В., Рыжов В.Ф. // Автоматизация измерений. Рязань, 1982. С. 22-26.

76. AD5933 1 MSPS, 12-Bit Impedance Converter, Network Analyzer. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. 2005.32 p.

77. AD4817-1 / AD4817-2 Low Noise, 1GHz, FastFET Op Amps, www.analog.com Электронный ресурс.: Технический паспорт операционных усилителей AD4817-1 / AD4817-2 на сайте фирмы Analog Devices.

78. Application notes 2239. Gate Dielectric Capacitance-Voltage Characterization Using the Model 4200 Semiconductor Characterization System. 8p. www.keithley.com. Электронный ресурс.:

79. 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.

80. Cohen. A., Zhang. G., Tseng. F., Frodis. U., Mansfeld. F., Will. P., 1999, «EFAB: rapid, low-cost desktop micromachining of high aspect ratio true 3-D MEMS», in Proceeding of IEEE MEMS '99, IEEE. Washington, DC: 244-251.

81. НР4294А Precision Impedance Analyzer, www.hp.com Электронный ресурс.: технический паспорт НР4294А. Компания Hewlett-Packard Development Company.

82. НР4191 RF Impedance Analyzer: www.hp.com Электронный ресурс.: технический паспорт НР4191 А. Компания Hewlett-Packard Development Company.

83. НР4192 LF Impedance Analyzer 5 Hz to 13 MHz: www.hp.com Электронный ресурс.: технический паспорт НР4192А. Компания Hewlett-Packard Development Company.

84. HP4284A Precision LCR Meter Operation Manual. Japan, HewlettPackard, 1996. H P Part No. 04284-90020.

85. Ikuta. К., Hirowatari. К., 1993, «Real three dimensional micro fabrication using stereo lithography and metal molding», in Proceeding of IEEE MEMS '93, IEEE. Washington, DC: 4247.

86. Kazunari Okada, Toshimasa Sekino, Agilent Technologies Co. Ltd. Agilent technologies impedance measurement handbook. December 2003. 81 p.

87. Madden. J.D., Hunter. I.W., 1996, «Three-dimensional microfabrication by localized electrochemical deposition», Journal of Microelectronical Systems 5(1): 24-32.

88. Martin Pedersen. Measurements of C-V characteristics of different components: A capacitor, a p-n junction, and a MOS circuit. Comparison of different methods of measurements: Thesis for University of Southern Denmark (SDU), Odense, 2002. - 65p.

89. Standard Test Method for Characterizing Semiconductor Deep Levelsby Transient Capacitance Techniques. A S T M Standards: F 978 02.2002. 8 p.

90. SP6T RF-MEMS Switch DC to 20 GHz. www.radantmems.com. Электронный ресурс.: технический паспорт МЭМС-реле фирмы Radant MEMS.

91. Takagi. T., Nakajima. N., 1993, «Photo forming applied to fine machining», in Proceeding of IEEE MEMS "93, IEEE. Washington, DC: 173-178.

92. Taylor. C.S., Cherkas. P., Hampton. H., et all, 1994, «A spatial forming a three dimensional printing process», in Proceeding of IEEE MEMS '94, IEEE. Washington, DC: 203-208.