CN104880660A - 一种半导体特性参数综合测试设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种半导体特性参数综合测试设备，涉及半导体性能测试领域，包括光源、光学探测系统、电学系统、磁学系统以及控制系统，所述光学探测系统、电学系统、磁学系统均可通过通讯接口连接至控制系统，所述光学探测系统、电学系统、磁学系统任意两者之间可通过控制系统实现切换。本申请的积极效果在于虽然将独立模块有机结合到了一起，不仅能独立进行测试，还能进行耦合测试，从而大大拓展了测试的模式和能力。

Description

一种半导体特性参数综合测试设备

技术领域

本申请涉及半导体性能测试领域，尤其涉及一种半导体光、电、磁及其相互耦合性质的综合表征方法。

背景技术

当前在半导体领域，光电技术发展迅速，比如LED产业，蕴含着一场新的技术革命，可能会建立起一个全新的产业体系；在通信领域，3G信息时代的到来，计算机、互联网络的快速发展，均离不开半导体产业的迅速发展。而半导体产业的发展离不开先进的测试技术。

光、电、力、磁是材料表征的4个基本方面，尤其是光、电、磁的性质，更是半导体材料和器件非常重要的参数。而目前的商业设备一般都是侧重于单一方面的测试，而常常忽略各参数间耦合性质的测试，而本申请所侧重的就是将光、电、磁各参数测试综合起来，设计一套设备，该设备不仅能测试光、电、磁单方面的性质，还可以进行不同参数的耦合性质。目前还未见到有这类的设备。

目前，光、电、磁单独的参数测试技术已经都很完善，因此本申请所要做的主要是通过合理的设计与评估，再配合编程，将各模块有机的结合起来。这样一个整体即由原来的只能测试三个单方面的性质，变为除包括这三方面测试外，还可以进行光电、光磁、电磁以及光电磁耦合测试的综合测试系统，硬件部分还是原来的硬件部分，但是所能发挥的功能却远大于原来的硬件部分所能发挥的功能。

同时由于本设备的样品制作采用低温制冷机，因此还可以进行变温的实验，这样就可以在原来的基础上大大扩展温度这一参数，使得通过系统所能获得信息大大增加。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是，提供一种半导体特性参数综合测试设备。

一种半导体特性参数综合测试设备包括光源、光学探测系统、电学系统、磁学系统以及控制系统，所述光学探测系统、电学系统、磁学系统通过通讯接口连接至控制系统，所述光学探测系统、电学系统、磁学系统任意两者之间通过控制系统实现切换。

所述光源为激光光源或宽光谱光源。

所述光学探测系统具有分光系统和探测系统。

所述电学系统为电源表、电流表、电压表中任意一种。

所述磁学系统为单极磁体或双极磁体。

所述控制系统为计算机。

进一步包括低温制冷机，待测样品可放置在所述低温制冷机中。

为了解决上述问题，本申请将独立的光电磁测试设备模块整合，并通过合理的组合与结构设计，配合以编程，将这些功能有机的结合起来。

本申请的积极效果在于将独立模块有机结合到一起，不仅能独立进行测试，还能进行耦合测试，从而大大拓展了测试的模式和能力。

附图说明

图1是本发明提供的半导体特性参数综合测试设备的结构示意图。

具体实施方式

一种半导体特性参数综合测试设备，具有独立的光、电、磁测试功能，所述测试设备包括光源100、光学探测系统(附图中未标示)、电学系统(附图中未标示)、磁学系统(附图中未标示)以及控制系统121，所述光学探测系统、电学系统、磁学系统均可通过通讯接口连接至控制系统121，所述光学探测系统、电学系统、磁学系统任意两者之间可通过控制系统121实现切换。光电磁测试模块之间可以进行随意组合，经彼此之间可调制的耦合测试；可以进行常温或者可变温的测试。

本实施例中磁学系统采用的是双极磁体105，并且磁场强度可调。作为可选实施方式，还可采用单击磁体。

本实施例还包括一低温制冷机106，置于双极磁体105的磁场中；待测样品107可放置在低温制冷机106中，进行常温或者低温变温实验。

本实施例中的电学系统可为电源表、电流表、电压表中任意一个。虽然本实施例中限定电学系统为电源表、电流表、电压表中任意一个，但本申请不仅限于此，还包括既可提供电流电压源，又可以探测电压电流的电学部件。

本实施例中的光源100采用激光光源，但本发明不仅限于激光光源，还可采用宽光谱光源。

本实施例中的光学探测系统由两组模块构成，一组为光荧测试模块，另一组为磁光克尔测试模块。两组模块共用光源100、起偏器102、待测样品107和第一波片101。

其中光荧测试模块包括第一棱角124、第一凸透镜104、第二凸透镜103和光荧检测终端123。光荧测试模块的光路为一束光自光源100出发经第一波片101过滤，随后通过起偏器102，经过第一棱角124的反射，从第一凸透镜104的轴心处经过第一凸透镜104，后经待测样品107的反射发散成多束光，再次通过第一凸透镜104准直成多束平行光，经第二凸透镜103的汇聚成一点输入光荧检测终端123。

磁光克尔测试模块包括第二棱角109、第三棱角108、第四棱角122、第二波片115、检偏器116、光桥117、Xe灯光源111、单色仪110、第三凸透镜112、第四凸透镜113和锁相放大器118。磁光克尔测试模块的光路为一束光自光源100出发经第一波片101过滤，随后通过起偏器102，经过第二棱角109的反射，经过第三棱角108的反射；同时另一束光自Xe等光源出发经过单色仪110，经过第三凸透镜112、第四凸透镜113，经过第四棱角122的反射，自第三棱角108反射的光与自第四棱角122反射的光经待测样品107的反射，经过第二波片115的滤波，经过检偏器116发散成两束光后进入光桥117，后输入至锁相放大器118。斩波器114为锁相放大器118提供一个参考信号，以便于锁相放大器118能识别出微弱的光电流。

锁相放大器118的第一输入端与斩波器114的输出端相连，第二输入端与光桥117的输出端相连，输出端与光谱仪119的第一输入端相连；光谱仪119的第二、第三输入端分别与低温制冷机106的两端电学相连相连，输出端与CCD探测器120的输入端相连。

光学探测系统、电学系统、磁学系统均可以通过通讯接口连接至控制系统121，并通过编程进行控制，本实施例中控制系统121为计算机。

本实施例中的半导体特性参数综合测试设备主要针对半导体材料或器件，可进行光电磁性质的单独测试，即对于光学测试，可以进行荧光光谱，激发光谱等的测试；对于电学测试，可以进行IV，I-time，V-time等的测试；对于磁学测试，可以进行磁滞回线等的测试。

本实施例中的半导体特性参数综合测试设备还可进行多种物理场之间相互调制的耦合测试，即光电、光磁、电磁以及光电磁的相互调制耦合测试。

多物理场之间可以随意组合，互相调制，可以是两个物理场之间，也可以是三个物理场之间。

不同的测试模式之间可以通过控制系统121随时的、方便的切换。

Claims (7)

1.一种半导体特性参数综合测试设备，其特征在于，包括光源、光学探测系统、电学系统、磁学系统以及控制系统，所述光学探测系统、电学系统、磁学系统通过通讯接口连接至控制系统，所述光学探测系统、电学系统、磁学系统任意两者之间通过控制系统实现切换。

2.根据权利要求1所述的半导体特性参数综合测试设备，其特征在于，所述光源为激光光源或宽光谱光源。

3.根据权利要求1所述的半导体特性参数综合测试设备，其特征在于，所述光学探测系统具有分光系统和探测系统。

4.根据权利要求1所述的半导体特性参数综合测试设备，其特征在于，所述电学系统为电源表、电流表、电压表中任意一种。

5.根据权利要求1所述的半导体特性参数综合测试设备，其特征在于，所述磁学系统为单极磁体或双极磁体。

6.根据权利要求1所述的半导体特性参数综合测试设备，其特征在于，所述控制系统为计算机。

7.根据权利要求1所述的半导体特性参数综合测试设备，其特征在于，进一步包括低温制冷机，待测样品可放置在所述低温制冷机中。