CN101271137A - 一种用于Pseudo-MOS表征的测试台及其测试方法 - Google Patents

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张恩霞
言智
于治水
曹阳根
何佳
黄晨
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本发明涉及半导体领域制造测试领域，具体地是一种用于半导体薄膜材料电学性能表征的Pseudo－MOS测试台及其测试方法，包括测试台、测试台架、固定配件、导电载物台及测试屏蔽盒，其特征在于：还包括压力控制系统、探针定位系统，测试台上装有导电载物台及测试屏蔽盒，压力控制系统、探针定位系统采用固定配件安装在测试台架上；本发明的有益效果是：该测试台在样品不接受外界光电干预的条件下便可以对样品施加相应的电流、电压，从而对半导体薄膜样品进行电学性能测试，测试的数据非常精确，而且测试周期短。

Description

一种用于Pseudo-MOS表征的测试台及其测试方法
技术领域
本发明涉及半导体领域制造测试领域，具体地是一种用于半导体薄膜材料电学性能表征的Pseudo-MOS测试台及其测试方法。
背景技术
随着微电子技术的迅猛发展，高性能、高集成度、多功能IC的研发对材料的要求越来越苛刻，新型半导体薄膜材料(如SOI、GeOI、SiGeOI、sSOI、GaN薄膜等)是下一代集成电路重要基础材料[http://www.etime.net.cn/pages/jsyy.asp]，能够满足微电子科技发展的要求。目前，发展新技术、降低新型半导体薄膜材料的成本、发展半导体薄膜材料、研制半导体薄膜材料的新结构、提高电路集成度、降低功耗等是现代半导体技术的主要发展趋势[Yoshiki Kamata，High-k/Ge MOSFETs for future nanoelectronics，Materialstoday，11(1)，2008，pp30-38]。而电学性能与检测是半导体薄膜材料研发及生产应用的关键参数，是半导体薄膜技术发展应用的必要条件，也是制备性能优越的超大规模集成电路和系统的前提条件。
对以SOI(绝缘体上硅)材料为代表的半导体薄膜材料，常规的电学测试一般采用C-V或MOS器件方法。采用这些常规测试方法，很难精确评估以SOI为代表的半导体薄膜材料上下界面及顶层硅膜的电学特性[5-9]；对于MOS器件方法，制作器件的工艺流程复杂、测试周期长，这延长了SOI材料的研发周期，不能适应微电子技术的迅速发展。因此，迫切需要研发能精确快速表征SOI材料质量的新技术。国内外研究者对此展开了大量的研究，Cristoloveanu等人首先提出Pseudo-MOS表征方法，用于表征厚度1um的SOI材料，并没有给出合适的表征测试系统，且对测试数据分析也存在严重的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于Pseudo-MOS表征的测试台及其测试方法，结构简单，使用方便，充分发挥Pseudo-MOS表征方法的优越性，测试的数据非常精确。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种用于Pseudo-MOS表征的测试台，包括测试台、测试台架、固定配件、导电载物台及测试屏蔽盒，其特征在于：还包括压力控制系统、探针定位系统，测试台上装有导电载物台及测试屏蔽盒，压力控制系统、探针定位系统采用固定配件安装在测试台架上。
所述的探针定位系统采用探针高度定位控制器控制探针在X、Y、Z方向移动，压力控制系统主要由压力控制器、数字显示器、压力传感器、探针接触缓冲器及探针组成。所述的探针接触缓冲器由两根弹簧组成。探针的材料采用具有良好电导率的金属及金属合金制成，如Pt、Au、钨钛合金、高速钢、硬质合金钢及其合金，以保证金属与半导体薄膜材料形成欧姆接触。所述的屏蔽盒是一个对测试台进行屏蔽的盒状结构，屏蔽盒设有接地装置，该屏蔽盒材料为金属或金属合金，其可以是Fe、Ni、Cr、Al、Pb、Sn等多种金属合金，也可以是某种金属。所述的导电载物台活动连接测试台，导电载物台的表面材料采用良好导电性能的金属制成，并与连接电极的屏蔽导线相连。该测试台与精密半导体参数分析仪连接。
该测试台的测试方法是采用探针与半导体薄膜形成欧姆解除，压力传感器控制探针与半导体薄膜之间的作用力，并能显示出该作用力的具体数值，作用于探针上的压力作用系统与高弹性弹簧相连，便于控制作用力，防止瞬间作用力过大。探针定位系统用于控制并确定探针的高度与XY方向坐标，便于对样品进行测试。测试台上载物台上表面是具有良好导电性能的金属制备而成，且与屏蔽导线相连，便于对载物台施加电压、电流。测试台上配有屏蔽盒，屏蔽盒留有与探针密切配合的孔，便于探针与样品接触。
本发明的有益效果是：该测试台在样品不接受外界光电干预的条件下便可以对样品施加相应的电流、电压，从而对半导体薄膜样品进行电学性能测试，测试的数据非常精确，而且测试周期短。
附图说明
图1是本发明的测试台的结构示意图；
图2是本发明的测试台的测试结果图。
图1中1是数字显示仪，用于显示两根探针与样品作用力数值，该数值单位可为牛顿、克力、Pa等压力单位；2是压力传感器；3是两根探针，该探针材料可为Fe、Pt、Ni、Cr、Ag等金属，也可为金属合金，具有良好的导电率，并确保与半导体材料可形成欧姆接触；4是探针高度定位控制器，该配件与测试台架相连，并由镙丝控制，可沿5(台架)上下移动，并由刻度指示高度位置；5是测试台架，用于探针、传感器等其他配件的定位与固定；6是测试台，含样品夹具；7是测试屏蔽盒；8是屏蔽导线，用于连结外界电压；9是导电载物台；10是压力控制器；11是固定配件，V1、V2、V3是外界电压。
具体实施例
本发明包括一种用于Pseudo-MOS表征的测试台及其测试方法。其中两根探针为Hg探针，探针尖半径为0.1um，测试材料为顶层硅为50nm的SOI材料，Hg可与Si薄膜形成欧姆解除，压力传感器控制探针与半导体薄膜之间的作用力，并能显示出该作用力的具体数值，作用于探针上的压力作用系统与高弹性弹簧相连，便于控制作用力，防止瞬间作用力过大。探针定位系统用于控制并确定探针的高度与XY方向坐标，便于对样品进行测试。测试台上载物台上表面是具有良好导电性能的金属制备而成，且与屏蔽导线相连，便于对载物台施加电压、电流。测试台上配有屏蔽盒，屏蔽盒留有与探针密切配合的孔，便于探针与样品接触。因此，该测试台系统可实现如下功能，即在样品不接受外界光电干预的条件下，对样品施加相应的电流、电压，从而对半导体薄膜样品进行电学性能测试。测试结果如图2所示。

Claims (8)

1.一种用于Pseudo-MOS表征的测试台，包括测试台、测试台架、固定配件、导电载物台及测试屏蔽盒，其特征在于：还包括压力控制系统、探针定位系统，测试台上装有导电载物台及测试屏蔽盒，压力控制系统、探针定位系统采用固定配件安装在测试台架上。
2.根据权利1所述的一种用于Pseudo-MOS表征的测试台，其特征在于：所述的探针定位系统采用探针高度定位控制器控制探针在X、Y、Z方向移动，压力控制系统主要由压力控制器、数字显示器、压力传感器、探针接触缓冲器及探针组成。
3.根据权利2所述的一种用于Pseudo-MOS表征的测试台，其特征在于：所述的探针接触缓冲器由两根弹簧组成。
4.根据权利2所述的一种用于Pseudo-MOS表征的测试台，其特征在于：探针的材料采用具有良好电导率的金属及金属合金制成。
5.根据权利1所述的一种用于Pseudo-MOS表征的测试台，其特征在于：所述的屏蔽盒是一个对测试台进行屏蔽的盒状结构，屏蔽盒设有接地装置，该屏蔽盒材料为金属或金属合金。
6.根据权利1所述的一种用于Pseudo-MOS表征的测试台，其特征在于：所述的导电载物台活动连接测试台，导电载物台的表面材料采用良好导电性能的金属制成，并与连接电极的屏蔽导线相连。
7.根据权利1所述的一种用于Pseudo-MOS表征的测试台，其特征在于：该测试台与精密半导体参数分析仪连接。
8.一种用于Pseudo-MOS表征的测试方法，包括测试台、测试台架、固定配件、导电载物台及测试屏蔽盒，其特征在于：还包括压力控制系统、探针定位系统，探针与半导体薄膜形成欧姆解除，压力传感器控制探针与半导体薄膜之间的作用力，并能通过数字显示器显示出该作用力的具体数值，作用于探针上的压力作用系统与高弹性弹簧相连控制作用力，探针定位系统用于控制并确定探针的高度与XY方向坐标。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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