本實用新型涉及載流子壽命測試領(lǐng)域，尤其涉及一種高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀。

背景技術(shù)：

少數(shù)載流子壽命是半導(dǎo)體材料的一個重要參數(shù)，半導(dǎo)體材料的少數(shù)載流子壽命不僅可以表征半導(dǎo)體材料的質(zhì)量，還可以評價器件制造過程中的質(zhì)量控制，集成電路公司利用載流子壽命來表征工藝過程的金屬沾污程度，并研究造成器件性能下降的原因。因此，隨著集成電路工藝的發(fā)展，半導(dǎo)體材料和器件研制單位對載流子壽命的測量要求越來越高。

載流子復(fù)合壽命測試儀是半導(dǎo)體材料和器件研究和生產(chǎn)中的重要工具。目前已有多種載流子復(fù)合壽命測試儀器，如直流光電導(dǎo)壽命測試儀等。但現(xiàn)有的壽命測試儀中，大多數(shù)只能對半導(dǎo)體晶體材料的局部區(qū)域進(jìn)行測試，不能對整塊半導(dǎo)體晶體材料的載流子壽命的分布情況進(jìn)行測量，而半導(dǎo)體晶體材料的測量面積越大則越可更完整更真實地反映材料的質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種測量范圍大、成本低、測量準(zhǔn)確的高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀。

本實用新型的一種高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀的具體技術(shù)方案為：

一種高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀，包括：承載裝置，用于置放待測樣品；測試裝置，設(shè)置在承載裝置的上方，包括高頻系統(tǒng)和脈沖激光系統(tǒng)，可利用高頻光電導(dǎo)衰減法對承載裝置上的樣品進(jìn)行檢測；信號采集處理裝置，與測試裝置中的高頻系統(tǒng)相連，用于接收、處理樣品檢測時產(chǎn)生的光電導(dǎo)衰減信號。

進(jìn)一步，承載裝置與水平移動裝置相連，水平移動裝置可控制承載裝置在水平方向上的移動。

進(jìn)一步，測試裝置與豎直移動裝置相連，豎直移動裝置可控制測試裝置在豎直方向上的移動。

進(jìn)一步，測試裝置中的高頻系統(tǒng)采用輸出頻率為30MHz的正弦波，頻率誤差小于10-4，輸出功率大于1W。

進(jìn)一步，測試裝置中的脈沖激光系統(tǒng)采用能夠貫穿被測樣品的脈沖光源，脈沖光源的關(guān)斷時間小于待測樣品壽命值的一半。

本實用新型的高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)高頻光電導(dǎo)衰減法原理是基于電容耦合的方式，準(zhǔn)確度高，同時此方法不需要切割樣品，測量簡便迅速。

2)承載裝置與水平移動裝置相連，測試裝置與豎直移動裝置相連，可使承載裝置在水平方向(包括橫向和縱向)上移動，測試裝置在豎直方向上移動，擴(kuò)大了檢測范圍。

附圖說明

圖1為本實用新型的高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀的原理圖。

具體實施方式

為了更好的了解本實用新型的目的、結(jié)構(gòu)及功能，下面結(jié)合附圖，對本實用新型的一種高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本實用新型的高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀包括：測試裝置1、承載裝置2、豎直移動裝置3、水平移動裝置4和信號采集處理裝置5。其中，承載裝置2用于置放待測樣品；測試裝置1設(shè)置在承載裝置2的上方，包括脈沖激光系統(tǒng)和高頻系統(tǒng)，可利用高頻光電導(dǎo)衰減法對承載裝置2上的待測樣品進(jìn)行檢測。應(yīng)注意的是，測試裝置中的高頻系統(tǒng)要求輸出頻率為30MHz的正弦波，頻率誤差小于10^-4，輸出功率大于1W；脈沖激光系統(tǒng)要選擇合適的波長光源能減小表面復(fù)合的影響，光源能夠貫穿被測樣品，脈沖光源的關(guān)斷時間應(yīng)小于所測壽命值的一半或更少，對于硅材料，光源波長范圍在1.0μm～1.1μm以內(nèi)的光子能量能保證體內(nèi)激發(fā)出非平衡載流子。

進(jìn)一步，測試裝置1與豎直移動裝置3相連，豎直移動裝置3可控制測試裝置1在豎直方向上的移動，承載裝置2與水平移動裝置4相連，水平移動裝置4可控制承載裝置2在水平方向(包括橫向和縱向)上的移動。應(yīng)注意的是，豎直移動裝置和水平移動裝置可采用直流無刷伺服電機(jī)，每個直流無刷伺服電機(jī)處都設(shè)有脈沖編碼器，在直流無刷伺服電機(jī)運(yùn)動時，脈沖編碼器產(chǎn)生脈沖，這些脈沖反饋到測試控制系統(tǒng)，測試控制系統(tǒng)對這些脈沖進(jìn)行計數(shù)，并實時地將當(dāng)前實際脈沖數(shù)與設(shè)定的脈沖數(shù)進(jìn)行比較，一旦出現(xiàn)差距就進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，從而實現(xiàn)精確定位。

進(jìn)一步，信號采集處理裝置5與測試裝置1中的高頻系統(tǒng)相連，用于接收、處理樣品檢測時產(chǎn)生的光電導(dǎo)衰減信號。其中，信號采集處理裝置5可采用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式，如信號采集處理裝置中設(shè)置有信號放大器、信號轉(zhuǎn)換器等組件，以將光電導(dǎo)衰減信號放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸出，例如可結(jié)合現(xiàn)有的計算機(jī)設(shè)備，將測量結(jié)果以分布圖形式輸出。

本實用新型的高頻光電導(dǎo)衰減法載流子壽命測試儀的原理為：

在測量時，高頻系統(tǒng)產(chǎn)生30MHz左右正弦波，加在被測樣品的兩端，脈沖激光系統(tǒng)產(chǎn)生激光，照射到被測樣品上，樣品中產(chǎn)生非平衡載流子，其電導(dǎo)率增加，同時樣品的電阻減小，因此樣品兩端的高頻電壓值下降，使得樣品兩端的高頻信號得到調(diào)制。其中，為了改善測量的效果，樣品和電極之間抹上水，以增加兩者間的耦合。

當(dāng)停止光照后，樣品中的非平衡載流子按指數(shù)規(guī)律衰減，逐漸復(fù)合而消失，樣品兩端電壓幅值逐漸回到無光照時的水平，所以高頻光電導(dǎo)衰減的工作原理就像調(diào)幅廣播，因此可采用與調(diào)幅收音機(jī)相同的原理對高頻光電導(dǎo)信號進(jìn)行解調(diào)，從高頻調(diào)幅波解調(diào)下來的光電導(dǎo)衰減信號很小，需經(jīng)過信號采集處理裝置進(jìn)行采集、放大、解調(diào)處理。

本實用新型中的高頻光電導(dǎo)衰減法原理是基于電容耦合的方式，準(zhǔn)確度高，同時此方法不需要切割樣品，測量簡便迅速。此外，應(yīng)注意的是，本實用新型中所提到的各種模塊、電路均為由硬件實現(xiàn)的電路，雖然其中某些模塊、電路集成了軟件，但本實用新型所要保護(hù)的是集成軟件對應(yīng)的功能的硬件電路，而不僅僅是軟件本身。

以上借助具體實施例對本實用新型做了進(jìn)一步描述，但是應(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)理解為對本實用新型的實質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書后對上述實施例做出的各種修改，都屬于本實用新型所保護(hù)的范圍。