Прибор неразрушающего контроля электрофизических параметров полупроводников ИВК « SemiCon - 1 »

ВВЕДЕНИЕ

Вот уже несколько десятилетий в ТГУ разрабатываются приборы для бесконтактного локального экспрессного измерения электрофизических параметров кремния и германия в широкой области температур 80 - 350 К на СВЧ.

Методика измерения основана на зависимости добротности СВЧ-резонатора от величины удельного сопротивления исследуемого образца. Время жизни ННЗ определяется по спаду импульсной фотопроводимости. В последние годы в этой области достигнуты хорошие результаты. Выпущен прибор пятого поколения, который удостоен несколькими золотыми медалями на международных выставках. Это приборы серии «SemiCon - 1». В 2012 году этот прибор внесён в ГосРеестр измерительных приборов России.

Однако согласно ТУ прибора, температура использования его ограничена узким температурным диапазоном 22 ± 3 . Это связано с недостатками используемого СВЧ блока. Это ограничивает стоимость прибора и потребность в Заказчиках.

Целью дипломной работы является разработка СВЧ блока, характеристики и параметры которого слабо изменяются в области температур от + 10 до + 40  Исследование характеристик и параметров СВЧ блока. Установка его в измерительно-вычислительный комплекс «SemiCon - 1». Исследование метрологических характеристик прибора для бесконтактного измерения удельного сопротивления и времени жизни неравновесных носителей заряда в области температур от + 10 до + 40 . Для этого необходимо решить следующие задачи:

. Разработать принципиальную схему СВЧ ГУН.

.Спроектировать печатную плату СВЧ ГУН в среде P-Cad.

.Произвести монтаж печатной платы генератора и снять его характеристики.

4.Разработать принципиальную схему квадратичного детектора.

5. Спроектировать печатную плату квадратичного детектора в среде P-Cad.

6. Произвести монтаж печатной платы квадратичного детектора.

. Установить СВЧ блок в устройство.

8. Снять метрологические характеристики.

9. Оформить техническую документацию на СВЧ блок.

. Снять основные характеристики выпущенной серии СВЧ блоков.

Прибор неразрушающего контроля электрофизических параметров полупроводников ИВК « SemiCon - 1 »

Прибор предназначен для экспрессного бесконтактного локального измерения удельного сопротивления, времени жизни неравновесных носителей заряда в пластинах и толстых шайбах поли - и монокристаллического кремния, германия.

1.1 Принцип работы

СВЧ резонаторный метод для бесконтактного локального измерения удельного сопротивления

Методика измерения основана на зависимости добротности СВЧ-резонатора от величины удельного сопротивления исследуемого образца. Для измерения резонатор на проход с помощью одного из элементов связи подключается к СВЧ-генератору, а к другому элементу подключается СВЧ-детектор с нагрузкой и индикатором напряжения. При этом величина напряжения, регистрируемого индикатором, пропорциональна добротности резонатора с образцом и, следовательно, зависит от удельного сопротивления локального участка исследуемого образца (кремния). Таким образом, измерение удельного сопротивления сводится к регистрации сигнала детектора, с последующим определением искомого значения по калибровочной кривой, вид зависимости которой устанавливается путем предварительной калибровки с помощью эталонных образцов кремния. На основе этой методики разработан прибор. Для бесконтактного измерения удельного сопротивления по торцам пластин и слитков как монокристаллического, так и поликристаллического кремния и германия с локальностью от 1 до 6 мм, диапазон измерения от 0,001 Ом · см до 100 кОм · см.

1.1.2 Метод импульсной фотопроводимости на СВЧ для измерения времени жизни неравновесных носителей заряда в кремнии и германии

Для бесконтактного измерения времени жизни в поликристаллическом германии при комнатных и азотных температурах в данном приборе успешно был применен резонатор на проход с внешним измерительным отверстием, работающий на частоте от 1 до 2 ГГц. Время жизни ННЗ измеряется методом импульсной фотопроводимости на СВЧ.