170862. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés félvezető eszközök és integrált áramkörök jóságának vizsgálatára
170862 feszültség karakterisztikát nagyobb injektált áramoknál határozza meg. Ez a körülmény befolyásolja az m eltérési tényező függésének módját a pn átmeneten átfolyó nagyobb áramoktól. Kis áramok esetén az m eltérési tényező értéke jó indukáló eszközként szolgál a felület állapotára vonatkozóan. A pn átmeneten átfolyó nyitó irányú áram felső korlátozása lehetővé teszi a jóság vizsgálatát nemcsak a tiszta félvezető eszközöknél, hanem a külső csatlakozókról ellenállásokkal leválasztott pn átmeneteket tartalmazó integrált áramkörök esetén is. Az m eltérési tényező elméletileg 2 kis injektált áramok esetén, amikor a rekombinációs komponensek vannak túlsúlyban. Azokban az esetekben, amikor a generációs komponensek hatása a legnagyobb, az m eltérési tényező 1. Minőségi termékeként tekintve a félvezető eszközöket és integrált áramköröket, a pn átmenetek áram-feszültség karakterisztikájának m eltérési tényezője az ideális pn átmenet áram-feszültség karakterisztikájához viszonyítva 1 és 2 között van Az m eltérési tényező értékei az U = mcpT In :msm, max» ahol mmin ==1, mm . lx __2 tartományban a felület állapotára vonatkozó kiértékelési kritériumok a pn átmenetekkel rendelkező félvezető eszközöknél vagy integrált áramköröknél. Ennek az az oka, hogy a felület inverziójakor vagy csatornák jelenlétekor az m eltérési tényező értéke vagy több 2-nél, vagy kevesebb I-nél. A pn átmeneteken átfolyó áramok fent említett változási tartományában hibás pn átmenetek esetében az m eltérési tényező szélsőértéket vesz fel. A találmány megvalósításakor ezért fontos, hogy a vizsgálatot a teljes áramtartományban megszakítás nélkül hajtsuk végre. Figyelembe kell venni, hogy a pn átmenet áram-feszültség karakterisztikájának felvétele nyitó tartományban, vagy a karakterisztika megfigyelése karakterisztika-író szerkezet segítségével csak igen durva felvilágosítást ad a félvezető eszköz vagy integrált áramkör jóságáról, amely csak annyi információt tartalmaz, hogy van pn átmenet vagy nincs. Az m eltérési tényezőre vonatkozó információk megszerzéséhez a feszültségek növekményeit a pn átmeneteken az azokon átfolyó nyitó irányú áram változásakor célszerű mérni. Ekkor a pn átmeneten átfolyó áram alakját úgy választjuk meg, hogy az a pn átmeneten ideális exponenciális függvénnyel leírható áram-feszültség karakterisztikát idéz elő állandó feszültség-növekménnyel, melynek változása a vizsgálandó félvezető eszköz vagy integrált áramkör pn átmenetére vonatkozó felvilágosítást ad az m eltérési tényező értékéről. A találmány szerinti eljárás egyik foganatosítási módjánál a pn átmeneten átfolyó áram olyan alakú, amely egy váltakozó és egy egyenkomponenst tartalmaz, melyek viszonya az áram középértékének teljes tartományában állandó értékű. Ekkor az m eltérési tényező értékére a pn átmeneten fellépő feszültség váltakozó összetevőjének amplitúdójából lehet következtetni. Ismeretes az az eljárás, amelynek során a pn átmenethez egyen és váltakozó összetevők összegét vezetik és mérik a pn átmeneten fellépő váltakozó feszültséget. A pn átmenet differenciális ellenállásának méréséhez alkalmazzák ezt az eljárást, amely a következő összefüggéssel leírt áram-feszültség karakterisztika közelítő differenciálásán alapul: (3) Ha ezt a kifejezést differenciáljuk és a végső növekményekhez átalakítjuk, akkor algoritmikus kifejezést kapunk a differenciális ellenállás meghatározásához: __Au _ m <PT (4) 10 vagy az I: x_-__ I+I. !s áramtartományban: |AU r~AÍ " mcpT _ _____ (5) Ebben az esetben az I áram egyenáram, és a pn át-15 menet áram-feszültség karakterisztikáján egy olyan pontot határoz meg, amelyben az r differenciális ellenállást mérjük. A Al áramra szuperponált váltakozó komponens, a AU a pn átmeneten eső feszültség váltakozó összetevőjének amplitúdója. Ebben az esetben 20 a Al áram állandó értéken tartása alapvetően az I áram teljes változási tartományában lehetséges, mivel a AU feszültség arányos az r differenciális ellenállással. Az m eltérési tényező mérésére szolgáló ismertetett eljárásnak, amely lehetővé teszi a pn átmenetek jóságának vizsgálatát, az a különlegessége, hogy a — viszonyt konstans értéken tartjuk, így tehát: AU=mcpT Al/I=cm (6) 30 ahol c = <pT Al/I = konstans és következésképpen AU, azaz a pn átmeneten eső feszültség váltakozó összetevője arányos az m eltérési tényezővel, mivel cpT és Al/I állandó értékűek. Ha tehát az I áram az említett tartományban meg-35 szakítás nélkül változik és a váltakozó feszültséget mérjük a pn átmeneten. Ez a feszültség arányos az m eltérési tényezővel, ami megfelelő minőségű félvezető eszközök és integrált áramkörök esetén, melyek alapvetően hosszú élettartamúak, nem kisebb mmin -nál és nem 40 nagyobb mmax -nál. így tehát a félvezető eszközök minőségének hatásos ellenőrzése hajtható végre. A például váltakozó feszültségű voltmérővel megvalósított regisztráló készülék pontos hitelesítésének megvalósításához a regisztráló készülék és a pn átmenet 45 közé egy váltakozó áramú erősítő van kapcsolva, amelynek erősítési tényezője: A_ U m ax I X9T Al (7) 50 ahol Umax a váltakozó feszültségű voltmérő mérési tarmánya mma'x az m eltérési tényező kívánt mérési tartománya relatív egészszámú egységekben. Az m eltérési tényező közvetlen mérésére szolgáló 55 másik, a feszültség növekményeknek a pn átmeneten átfolyó áram változásának hatására fellépő változásain alapuló eljárásnál a pn átmeneten exponenciális impulzus alakú áramot bocsátunk át. Az ekkor a pn átmeneten keletkező feszültség impulzusokat differenciáljuk 60 és az eltérési tényezők értékére a differenciálással kapott impulzusok amplitúdójának pillanatnyi értékéből következtetünk. Ennek az eljárásnak az az alapja, hogy a pn átmeneten fellépő feszültség logaritmikusan függ a pn átme-65 neten átfolyó áramtól. A (3) összefüggésből követke-4
