CN109342503A - 变温平台及dlts测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变温平台及DLTS测试系统，变温平台包括：水冷腔室、加热机构和至少两个探针臂；水冷腔室上设置至少一个放气口、至少一个抽气口、至少两个进水口以及至少两个出水口；加热机构包括加热板、热电阻和第一固定结构，第一固定结构将加热板固定在与水冷腔室的底面平行的平面上，第一固定结构将热电阻设置在加热板的下表面；探针臂包括第二固定结构和探针，第二固定结构的一端和水冷腔室的底面固定连接，第二固定结构的另一端和探针固定连接，使得探针垂直于加热板所在的平面，每个探针的导线的长度相等。缓解不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题，达到满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及材料测试技术领域，尤其是涉及一种变温平台及DLTS测试系统。
背景技术
深能级瞬态谱(Deep Level Transient Spectroscopy，DLTS)是半导体领域研究和检测半导体杂质、缺陷深能级和界面态等的重要技术手段。根据半导体P-N结、金-半接触结构肖特基结的瞬态电容技术和深能级瞬态谱的发射率窗技术测量出的深能级瞬态谱，是一种具有很高检测灵敏度的实验方法，能检测半导体中微量杂质、缺陷的深能级及界面态。通过对测试样品的温度扫描，可以给出表征半导体禁带范围内的杂质、缺陷深能级及界面态随温度分布的深能级瞬态谱。
深能级瞬态谱技术手段还可以用于光伏太阳能电池领域，可以用于分析少子寿命和转化效率衰减的关键性杂质元素和杂质元素的晶格占位，确定是何种掺杂元素和何种元素占位影响少子寿命。
在实际应用中，现有的DLTS测试系统中的变温平台是高低温混合使用的，为了同时满足半导体材料的低温测试需求和高温测试需求，现有变温平台的加热板和测试样品之间设置有隔层，所以，现有变温平台只能在300摄氏度～400摄氏度的高温范围内长期稳定使用，但是，对于某些具有高温特性的半导体材料，例如碳化硅，其深能级瞬态谱的特征温度区域处在室温到600摄氏度之间，因此，会导致不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种变温平台及DLTS测试系统，以缓解现有技术中存在的不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的技术问题。
(二)技术方案
第一方面，本发明实施例提供了一种变温平台，包括：水冷腔室、加热机构和至少两个探针臂，所述加热机构和至少两个所述探针臂均设置在所述水冷腔室的内部；
所述水冷腔室上设置有至少一个放气口11、至少一个抽气口12、至少两个进水口以及至少两个出水口；
所述加热机构包括加热板18、热电阻20和第一固定结构，所述第一固定结构将所述加热板18固定在与所述水冷腔室的底面平行的平面上，所述加热板18与所述水冷腔室的底面之间具有间隔，所述第一固定结构将所述热电阻20设置在所述加热板18的下表面，所述加热板18的电源线19和所述热电阻20的信号线21均穿过所述水冷腔室；
所述探针臂包括第二固定结构和探针24，所述第二固定结构的一端和所述水冷腔室的底面固定连接，所述第二固定结构的另一端和所述探针24固定连接，使得所述探针24垂直于所述加热板18所在的平面，所述探针24的导线13穿过所述水冷腔室，其中，每个所述探针臂的所述探针24的所述导线13的长度相等。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第二固定结构包括：探针支架14、探针支架托臂16、探针支架调节螺母15、探针支架调节内螺纹杆22和探针卡具23；
所述探针支架托臂16垂直于所述水冷腔室的底面，所述探针支架托臂16的底端和所述水冷腔室的底面固定连接；
所述探针支架调节内螺纹杆22垂直于所述水冷腔室的底面，所述探针支架调节内螺纹杆22的底端和所述水冷腔室的底面固定连接；
所述探针支架14的一端设置有一个圆孔，所述圆孔套住所述探针卡具23，所述探针卡具23套住所述探针24，所述探针支架14的另一端设置在所述探针支架托臂16的顶端，所述探针支架14的中间位置设置有方孔，所述探针支架调节螺母15通过所述方孔与位于所述方孔下方的所述探针支架调节内螺纹杆22的内部螺纹连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一固定结构包括：加热板固定架17、第一弹性支架25、第二弹性支架26和第三弹性支架27；
所述加热板固定架17垂直于所述水冷腔室的底面，所述加热板固定架17的底端和所述水冷腔室的底面固定连接，所述加热板固定架17的顶端固定所述加热板18的与所述电源线19连接的一端；
所述第一弹性支架25和所述第二弹性支架26用来支撑所述加热板18的远离所述电源线19的一端，使得所述加热板18平行于所述水冷腔室的底面；
所述第三弹性支架27将所述热电阻20支撑在所述加热板18的下表面。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一弹性支架25、所述第二弹性支架26和所述第三弹性支架27均为锥形的弹性支架，所述探针24为弹簧探针。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述水冷腔室包括：腔体4和腔体盖5；
所述腔体盖5上设置有第一进水口3和第一出水口1；
所述腔体4的侧壁上设置有第二进水口7、第二出水口8、所述放气口11和所述抽气口12。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括：航空插头9；
所述航空插头9设置在所述腔体4的侧壁上，所述加热板18的所述电源线19和所述热电阻20的所述信号线21均与所述航空插头9的位于所述腔体4内部的接口连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括：至少两个BNC接头10；
每个所述BNC接头10分别设置在所述腔体4的侧壁上，每个所述BNC接头10与所述腔体4底面之间的距离相等，所述腔体4为圆柱形腔体，所述BNC接头10所在的平面与所述腔体4侧壁相交，形成一圆弧，各BNC接头10均匀分布在所述圆弧上；
每个所述探针臂的所述探针24的所述导线13分别与一个所述BNC接头10的位于所述腔体4内部的接口连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述腔体盖5上设置有法兰盘，所述法兰盘上安装有玻璃。
第二方面，本发明实施例还提供了一种DLTS测试系统，包括：信号发生器、计算机、电容计、真空泵、温控仪、恒温冷水机和第一方面任一项所述的变温平台；
所述真空泵和所述变温平台连接，用于从所述变温平台的内部抽气，使得所述变温平台的内部处于真空状态；
所述恒温冷水机和所述变温平台连接，用于对所述变温平台进行降温；
所述温控仪分别与所述计算机和所述变温平台内部的加热板18连接，用于接收所述计算机发送的预设温度值，按照所述预设温度值控制所述加热板18的温度，以及将获取到的所述加热板18的测试温度值发送给所述计算机；
所述计算机分别与所述信号发生器和所述电容计连接，用于发送所述预设温度值给所述温控仪，接收所述温控仪发送的所述测试温度值，若所述测试温度值满足预设条件，则发送开始测量指令给所述信号发生器，以及接收所述电容计发送的电容值；
所述信号发生器和所述电容计连接，用于接收所述计算机发送的所述开始测量指令，若接收到所述开始测量指令，则发送电压脉冲信号给所述电容计；
所述电容计和所述变温平台连接，用于将接收到的所述电压脉冲信号发送给所述变温平台，将测量到的位于所述变温平台内部的测试样品产生的所述电容值发送给所述计算机。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述变温平台包括抽气口12、第一进水口3、第二进水口7、第一出水口1、第二出水口8、航空插头9和至少两个BNC接头10；
所述抽气口12与所述真空泵连接；
所述第一进水口3和所述第二进水口7均与所述恒温冷水机的出水口连接，所述第一出水口1和所述第二出水口8均与所述恒温冷水机的进水口连接；
所述航空插头9的位于所述变温平台外部的接口与所述温控仪连接，，所述航空插头9的位于所述变温平台内部的接口与所述加热板18连接；
所述BNC接头10的位于所述变温平台外部的接口与所述电容计连接。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明提供的变温平台及DLTS测试系统具有以下有益效果：
(1)本发明实施例中的变温平台包括加热板18，在对测试样品进行测试的过程中，直接将测试样品放置在加热板18的上表面，在测试样品和加热板18之间并未设置隔层，所以，避免由于现有变温平台的加热板和测试样品之间设置有隔层而导致的不能有效的加热样品温度，从而导致不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题，因此，缓解了现有技术中存在的不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题，达到了满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的技术效果；
(2)在本发明实施例提供的变温平台中，每个探针臂的探针24的导线的长度(导线的长度可以为满足试验需求的最短长度)相等，每个所述BNC接头10分别设置在所述腔体4的侧壁上，每个所述BNC接头10与所述腔体4底面之间的距离相等，所述腔体4为圆柱形腔体，所述BNC接头10所在的平面与所述腔体4侧壁相交，形成一圆弧，各BNC接头10均匀分布在所述圆弧上，由于每个探针臂的探针24的导线长度相等，且导线长度为满足试验需求的最短长度，且BNC接头10在腔体4的侧壁圆周上均匀分布，所以，可以极大程度减小测试信号的干扰，因此，可以保证测试过程的稳定性，进而保证测试数据的准确性；
(3)本发明实施例提供的变温平台包括探针24，探针24为弹簧探针，即使变温平台的内部结构会受到温度的影响，进而产生热胀冷缩的情况，由于使用的探针24为弹簧探针，所以，探针24顶端与测试样品之间的相对位置不会发生变化，因此，可以保证测试过程的可靠性，进而保证测试数据的准确性；
(4)本发明实施例提供的第三弹性支架27为锥形的弹性支架，第三弹性支架27将热电阻20支撑在加热板18的下表面，当加热板18发生热胀冷缩造成的微小位移时，由于第三弹性支架27是弹性的，所以，会使得热电阻20的上表面和加热板18的下表面之间依旧保持良好的接触，因此，可以保证测试过程的稳定可靠性，进而保证测试数据的准确性；
(5)本发明实施例提供的腔体盖5上设置有法兰盘，若法兰盘上安装的玻璃为特种玻璃(例如：透紫外玻璃)，则对于特种光线(紫外光线)敏感的材料，可以通过法兰窗口引入特种光线(紫外光线)来照射测试样品，进而进行特种光线(紫外光线)光照测量模式，因此，可以更加全面地分析测试样品的性质，具有很大的物理意义；
(6)本发明实施例中的第一弹性支架25和第二弹性支架26均为锥形的弹性支架，使得锥形弹性支架与加热板18之间具有极小的接触面积，因此，可以避免对加热板18的温度均匀性造成影响，同时，减小热量损失；
(7)本发明实施例提供的DLTS测试系统包括变温平台41和真空泵43，在对测试样品进行测试的过程中，可以使得变温平台的内部处于真空状态，因此，可以避免高温区金属的氧化，同时消除了由于空气对流而对温场稳定性的影响以及减少了热量损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的变温平台的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的腔体的俯视图；
图3为本发明实施例提供的加热机构和探针臂的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的DLTS测试系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
深能级瞬态谱(Deep Level Transient Spectroscopy，DLTS)是半导体领域研究和检测半导体杂质、缺陷深能级和界面态等的重要技术手段。根据半导体P-N结、金-半接触结构肖特基结的瞬态电容技术和深能级瞬态谱的发射率窗技术测量出的深能级瞬态谱，是一种具有很高检测灵敏度的实验方法，能检测半导体中微量杂质、缺陷的深能级及界面态。通过对测试样品的温度扫描，可以给出表征半导体禁带范围内的杂质、缺陷深能级及界面态随温度分布的深能级瞬态谱。
深能级瞬态谱技术手段还可以用于光伏太阳能电池领域，可以用于分析少子寿命和转化效率衰减的关键性杂质元素和杂质元素的晶格占位，确定是何种掺杂元素和何种元素占位影响少子寿命。
在实际应用中，现有的DLTS测试系统中的变温平台是高低温混合使用的，为了同时满足半导体材料的低温测试需求和高温测试需求，现有变温平台的加热板和测试样品之间设置有隔层，所以，现有变温平台高温区只能在300摄氏度～400摄氏度的高温范围内长期稳定使用，但是，对于某些具有高温特性的半导体材料，例如碳化硅，其深能级瞬态谱的特征温度区域处在室温到600摄氏度之间，因此，会导致不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题。基于此，本发明实施例提供了一种变温平台及DLTS测试系统，缓解了现有技术中存在的不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题，达到了满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的技术效果。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种变温平台进行详细介绍，如图1、图2和图3所示，变温平台包括：水冷腔室、加热机构和至少两个探针臂，所述加热机构和至少两个所述探针臂均设置在所述水冷腔室的内部。
优选的，探针臂的数量可以为4个。在测试过程中，实际使用的探针臂的数量为2个，另外2个探针臂作为备用探针臂，避免由于意外情况的发生而导致的测试过程中断的问题，保证测试过程的稳定性。
所述水冷腔室上设置有至少一个放气口11、至少一个抽气口12、至少两个进水口以及至少两个出水口。
优选的，放气口11的数量可以设置为1个，抽气口12的数量可以设置为1个。其中，变温平台在使用的过程中，放气口11可以连接第一手动阀门，抽气口12可以和第二手动阀门的一端连接，第二手动阀门的另一端可以和真空泵连接。
优选的，进水口的数量可以设置为2个，出水口的数量可以设置为2个。其中，所述水冷腔室可以包括：腔体4和腔体盖5。所述腔体4的侧壁上可以设置有第二进水口7、第二出水口8、所述放气口11和所述抽气口12。所述腔体盖5上可以设置有第一进水口3和第一出水口1。变温平台在使用的过程中，第一进水口3和第二进水口7均可以与恒温冷水机的出水口连接。第一出水口1和第二出水口8均可以与恒温冷水机的进水口连接。所以，腔体4的夹层和腔体盖5的夹层中可以流通恒温水，进而达到对水冷腔室的内部进行降温的目的。
进一步的，所述腔体盖5上还可以设置有法兰盘，所述法兰盘上可以安装玻璃进而形成观察窗2。示例性的，法兰盘上安装的玻璃可以为普通玻璃，也可以为特种玻璃。其中，特种玻璃可以为透紫外玻璃。
所述加热机构包括加热板18、热电阻20和第一固定结构，所述第一固定结构将所述加热板18固定在与所述水冷腔室的底面平行的平面上，所述加热板18与所述水冷腔室的底面之间具有间隔，所述第一固定结构将所述热电阻20设置在所述加热板18的下表面，所述加热板18的电源线19和所述热电阻20的信号线21均穿过所述水冷腔室。
示例性的，加热板18的上表面可以为导电良好的金属层。热电阻20可以为四线制Pt热电阻。
其中，所述第一固定结构可以包括：加热板固定架17、第一弹性支架25、第二弹性支架26和第三弹性支架27。
示例性的，所述第一弹性支架25、所述第二弹性支架26和所述第三弹性支架27可以均为由导热率低的高温材料做成的锥形弹性支架。所述第一弹性支架25、所述第二弹性支架26和所述第三弹性支架27的尖端可以均采用陶瓷材料制成。
所述加热板固定架17垂直于所述水冷腔室的底面，所述加热板固定架17的底端和所述水冷腔室的底面固定连接，所述加热板固定架17的顶端固定所述加热板18的与所述电源线19连接的一端。
所述第一弹性支架25和所述第二弹性支架26用来支撑所述加热板18的远离所述电源线19的一端，使得所述加热板18平行于所述水冷腔室的底面。
其中，所述第一弹性支架25、所述第二弹性支架26和所述第三弹性支架27的高度可以相等。所述加热板18与所述水冷腔室的底面之间的间隔可以稍小于每个弹性支架的高度。
所述第三弹性支架27将所述热电阻20支撑在所述加热板18的下表面。
优选的，所述第三弹性支架27可以将所述热电阻20支撑在所述加热板18的下表面的中心位置。
本发明实施例中，变温平台还可以包括：航空插头9。所述航空插头9设置在所述腔体4的侧壁上，所述加热板18的所述电源线]9和所述热电阻20的所述信号线2l均与所述航空插头9的位于所述腔体4内部的接口连接。
示例性的，航空插头9可以为七芯大功率高真空插头。
其中，若航空插头9为七芯大功率高真空插头，则七芯大功率高真空插头内包括7根线，其中2根线的位于所述腔体4内部的接口和所述加热板18的所述电源线19连接，这2根线的位于所述腔体4外部的接口和温控仪的功率输出端连接。其中4根线的位于所述腔体4内部的接口和所述热电阻20的所述信号线21连接，这4根线的位于所述腔体4外部的接口和温控仪的信号输入端连接。其中1根线的位于所述腔体4内部的接口接地，位于所述腔体4外部的接口接地。优选的，温控仪选择带加热功率的温控仪。
所述探针臂包括第二固定结构和探针24，所述第二固定结构的一端和所述水冷腔室的底面固定连接，所述第二固定结构的另一端和所述探针24固定连接，使得所述探针24垂直于所述加热板18所在的平面，所述探针24的导线13穿过所述水冷腔室。其中，每个所述探针臂的所述探针24的所述导线13的长度相等。
优选的，探针24可以为纯铜镀金弹簧探针。示例性的，探针24的直径可以为1.5mm。
其中，所述第二固定结构可以包括：探针支架14、探针支架托臂16、探针支架调节螺母15、探针支架调节内螺纹杆22和探针卡具23。
示例性的，探针卡具23可以为聚四氟乙烯绝缘套管。
所述探针支架托臂16垂直于所述水冷腔室的底面，所述探针支架托臂16的底端和所述水冷腔室的底面固定连接。
所述探针支架调节内螺纹杆22垂直于所述水冷腔室的底面，所述探针支架调节内螺纹杆22的底端和所述水冷腔室的底面固定连接。
所述探针支架14的一端设置有一个圆孔，所述圆孔套住所述探针卡具23，所述探针卡具23套住所述探针24，所述探针支架14的另一端设置在所述探针支架托臂16的顶端，所述探针支架14的中间位置设置有方孔，所述探针支架调节螺母15通过所述方孔与位于所述方孔下方的所述探针支架调节内螺纹杆22的内部螺纹连接。
其中，若想要调整探针24的位置，使得探针24可以在一定范围内以接近于竖直方向运动，则可以先松开探针支架调节螺母15和探针支架调节内螺纹杆22的连接，然后移动(前后移动和/或旋转移动)探针支架14，使得探针支架14上的探针24所在的位置满足需求，最后再将探针支架调节螺母15和探针支架调节内螺纹杆22调紧，使弹簧探针压缩预设弹簧压缩量，优选的，预设弹簧压缩量可以为2mm～4mm。
本发明实施例中，变温平台还可以包括：至少两个BNC接头10。每个所述BNC接头10分别设置在所述腔体4的侧壁上，每个所述BNC接头10与所述腔体4底面之间的距离相等，所述腔体4为圆柱形腔体，所述BNC接头10所在的平面与所述腔体4侧壁相交，形成一圆弧，各BNC接头10均匀分布在所述圆弧上。
也就是说，至少两个BNC接头10在腔体4的侧壁圆周上均匀分布。举例说明，若BNC接头10的数量为3个，则在圆弧上，任意相邻的两个所述BNC接头10间的弧线所对的圆心角均为120°；若BNC接头10的数量为4个，则任意相邻的两个所述BNC接头10间的弧线所对的圆心角均为90°。
优选的，导线13的长度可以为满足试验需求的最短长度。其中，对于每个探针臂，可以根据靠近探针支架调节螺母15的方孔端与探针24间的距离、探针支架调节内螺纹杆22的位置及与探针24连接的BNC接头10的位置来确定满足试验需求的最短长度。
每个所述探针臂的所述探针24的所述导线13分别与一个所述BNC接头10的位于所述腔体4内部的接口连接。
示例性的，BNC接头10可以为BNC真空接头。优选的，BNC接头10的数量可以设置为4个。其中，在测试过程中，实际使用的BNC接头10的数量为2个(4个BNC接头中的任意2个BNC接头)，另外2个BNC接头10作为备用BNC接头，避免由于意外情况的发生而导致的测试过程中断的问题，保证测试过程的稳定性。
其中，每个探针24可以分别与一个BNC接头10连接，如图2和图3所示，探针24与BNC接头10连接，本发明实施例中不同于探针24的另一个探针与BNC接头6连接。具体连接关系可以为，每个探针24的导线13与对应的BNC接头10的位于所述腔体4内部的接口连接。其中，在测试过程中被使用的BNC接头10的位于所述腔体4外部的接口与电容计连接。在测试过程中未被使用的BNC接头10的位于所述腔体4外部的接口不与电容计连接。
本发明实施例中，除地线和加热板18的电源线19外的所有导线均采用屏蔽线，其中，位于腔体4内部的屏蔽线均采用高温屏蔽线，位于腔体4外部的屏蔽线均采用常温屏蔽线。
在对测试样品进行测试之前，采用冰水混合物法和铝熔点法进行双点系统温度校正，并将校正参数保存于温控仪。加热系统通过反复校正，获得优化PID参数，并存于温控仪。
在对测试样品进行测试的过程中，打开腔体盖5，将测试样品放置在加热板18的上表面，使测试样品的背电极接触加热板18的上表面金属层，调整第一个探针的位置，使第一个探针正对测试样品的上电极，调节第一个探针的探针支架调节螺母15，使第一个探针下压测试样品的上电极，并且使第一个探针具有预设弹簧压缩量，优选的，预设弹簧压缩量可以为2mm～4mm。然后，调节第二个探针的位置，使第二个探针与加热板18的上表面金属层良好接触。关闭腔体盖5，关闭放气口11的第一手动阀门，打开抽气口12的第二手动阀门，打开与第二手动阀门连接的真空泵，当水冷腔室内部的压力到达预设压力值时，可以对加热板18进行加热。在对加热板18进行加热的过程中，热电阻20可以对加热板18的温度进行测量并将测量温度值返回给温控仪，当加热板18的温度满足需求时，可以开始对测试样品的性质进行测试。在对加热板18进行加热，直到降到室温的过程中，恒温冷水机一直处于工作状态。
本发明实施例提供的变温平台具有以下有益效果：
(1)本发明实施例中的变温平台包括加热板18，在对测试样品进行测试的过程中，直接将测试样品放置在加热板18的上表面，在测试样品和加热板18之间并未设置隔层，所以，避免由于现有变温平台的加热板和测试样品之间设置有隔层而导致的不能有效的加热样品温度，从而导致的不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题，因此，缓解了现有技术中存在的不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题，达到了满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的技术效果；
(2)在本发明实施例提供的变温平台中，每个探针臂的探针24的导线的长度(导线的长度可以为满足试验需求的最短长度)相等，每个所述BNC接头10分别设置在所述腔体4的侧壁上，每个所述BNC接头10与所述腔体4底面之间的距离相等，所述腔体4为圆柱形腔体，所述BNC接头10所在的平面与所述腔体4侧壁相交，形成一圆弧，各BNC接头10均匀分布在所述圆弧上，由于每个探针臂的探针24的导线长度相等，且导线长度为满足试验需求的最短长度，且BNC接头10在腔体4的侧壁圆周上均匀分布，所以，可以极大程度减小测试信号的干扰，因此，可以保证测试过程的稳定性，进而保证测试数据的准确性；
(3)本发明实施例提供的变温平台包括探针24，探针24为弹簧探针，即使变温平台的内部结构会受到温度的影响，进而产生热胀冷缩的情况，由于使用的探针24为弹簧探针，所以，探针24顶端与测试样品之间的相对位置不会发生变化，因此，可以保证测试过程的可靠性，进而保证测试数据的准确性；
(4)本发明实施例提供的第三弹性支架27为锥形的弹性支架，第三弹性支架27将热电阻20支撑在加热板18的下表面，当加热板18发生热胀冷缩造成的微小位移时，由于第三弹性支架27是弹性的，所以，会使得热电阻20的上表面和加热板18的下表面之间依旧保持良好的接触，因此，可以保证测试过程的稳定可靠性，进而保证测试数据的准确性；(5)本发明实施例提供的腔体盖5上设置有法兰盘，若法兰盘上安装的玻璃为特种玻璃(例如：透紫外玻璃)，则对于特种光线(紫外光线)敏感的材料，可以通过法兰窗口引入特种光线(紫外光线)来照射测试样品，进而进行特种光线(紫外光线)光照测量模式，因此，可以更加全面地分析测试样品的性质，具有很大的物理意义；
(6)本发明实施例中的第一弹性支架25和第二弹性支架26均为锥形的弹性支架，使得锥形弹性支架与加热板18之间具有极小的接触面积，因此，可以避免对加热板18的温度均匀性造成影响，同时，减小热量损失。
在本发明的又一实施例中，对本发明实施例所公开的一种DLTS测试系统进行详细介绍，如图4所示，DLTS测试系统可以包括：信号发生器46、计算机47、电容计45、真空泵43、温控仪44、恒温冷水机42和如上述实施例任一项所述的变温平台41。
其中，所述变温平台41可以包括抽气口12、第一进水口3、第二进水口7、第一出水口1、第二出水口8、航空插头9和至少两个BNC接头10。
所述真空泵43和所述变温平台41连接，用于从所述变温平台41的内部抽气，使得所述变温平台41的内部处于真空状态。
其中，所述抽气口12与所述真空泵43连接。
所述恒温冷水机42和所述变温平台41连接，用于对所述变温平台41进行降温。
其中，所述第一进水口3和所述第二进水口7均与所述恒温冷水机42的出水口连接，所述第一出水口1和所述第二出水口8均与所述恒温冷水机42的进水口连接。
所述温控仪44分别与所述计算机47和所述变温平台41内部的加热板18连接，用于接收所述计算机47发送的预设温度值，按照所述预设温度值控制所述加热板18的温度，以及将获取到的所述加热板18的测试温度值发送给所述计算机47。
其中，所述航空插头9的位于所述变温平台41外部的接口与所述温控仪44连接，所述航空插头9的位于所述变温平台41内部的接口通过电源线19与所述加热板18连接。
所述计算机47分别与所述信号发生器46和所述电容计45连接，用于发送所述预设温度值给所述温控仪44，接收所述温控仪44发送的所述测试温度值，若所述测试温度值满足预设条件，则发送开始测量指令给所述信号发生器46，以及接收所述电容计45发送的电容值。
示例性的，预设条件可以为测试温度值大于预设温度值。举例说明，已知预设温度值为450摄氏度，若计算机47接收的测试温度值为500摄氏度，则可以说测试温度值满足预设条件，计算机47可以发送开始测量指令给所述信号发生器46。
所述信号发生器46和所述电容计45连接，用于接收所述计算机47发送的所述开始测量指令，若接收到所述开始测量指令，则发送电压脉冲信号给所述电容计45。
所述电容计45和所述变温平台41连接，用于将接收到的所述电压脉冲信号发送给所述变温平台41，将测量到的位于所述变温平台41内部的测试样品产生的所述电容值发送给所述计算机47。
所述BNC接头10的位于所述变温平台41外部的接口与所述电容计45连接。需要注意的是，在测试过程中被使用的BNC接头10的位于所述变温平台41外部的接口与电容计连接。在测试过程中未被使用的BNC接头10的位于所述变温平台41外部的接口不与电容计连接。
需要说明的是，计算机47发送的每个预设温度值分别对应一个电容值。当变温平台41的内部处于真空状态且恒温冷水机42开始工作后，计算机47发送第一个预设温度值给温控仪44，根据上面实施例中的内容，电容计45发送与第一个预设温度值对应的电容值给计算机47。然后，计算机47发送第二个预设温度值给温控仪44，根据上面实施例中的内容，电容计45发送与第二个预设温度值对应的电容值给计算机47。以此类推，直到预设温度值的情况满足用户的需求。
本发明实施例提供的DLTS测试系统具有以下有益效果：
(1)本发明实施例提供的DLTS测试系统中的变温平台41包括加热板18，在对测试样品进行测试的过程中，直接将测试样品放置在加热板18的上表面，在测试样品和加热板18之间并未设置隔层，所以，避免由于现有变温平台的加热板和测试样品之间设置有隔层而导致的不能有效的加热样品温度，从而导致的不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题，因此，缓解了现有技术中存在的不能满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的问题，达到了满足具有高温特性的半导体材料的测试需求的技术效果；
(2)本发明实施例提供的DLTS测试系统包括变温平台41和真空泵43，在对测试样品进行测试的过程中，可以使得变温平台的内部处于真空状态，因此，可以避免高温区金属的氧化，同时消除了由于空气对流而对温场稳定性的影响以及减少了热量损失。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变温平台，其特征在于，包括：水冷腔室、加热机构和至少两个探针臂，所述加热机构和至少两个所述探针臂均设置在所述水冷腔室的内部；
所述水冷腔室上设置有至少一个放气口(11)、至少一个抽气口(12)、至少两个进水口以及至少两个出水口；
所述加热机构包括加热板(18)、热电阻(20)和第一固定结构，所述第一固定结构将所述加热板(18)固定在与所述水冷腔室的底面平行的平面上，所述加热板(18)与所述水冷腔室的底面之间具有间隔，所述第一固定结构将所述热电阻(20)设置在所述加热板(18)的下表面，所述加热板(18)的电源线(19)和所述热电阻(20)的信号线(21)均穿过所述水冷腔室；
所述探针臂包括第二固定结构和探针(24)，所述第二固定结构的一端和所述水冷腔室的底面固定连接，所述第二同定结构的另一端和所述探针(24)固定连接，使得所述探针(24)垂直于所述加热板(18)所在的平面，所述探针(24)的导线(13)穿过所述水冷腔室，其中，每个所述探针臂的所述探针(24)的所述导线(13)的长度相等。
2.根据权利要求1所述的变温平台，其特征在于，所述第二固定结构包括：探针支架(14)、探针支架托臂(16)、探针支架调节螺母(15)、探针支架调节内螺纹杆(22)和探针卡具(23)；
所述探针支架托臂(16)垂直于所述水冷腔室的底面，所述探针支架托臂(16)的底端和所述水冷腔室的底面固定连接；
所述探针支架调节内螺纹杆(22)垂直于所述水冷腔室的底面，所述探针支架调节内螺纹杆(22)的底端和所述水冷腔室的底面固定连接；
所述探针支架(14)的一端设置有一个圆孔，所述圆孔套住所述探针卡具(23)，所述探针卡具(23)套住所述探针(24)，所述探针支架(14)的另一端设置在所述探针支架托臂(16)的顶端，所述探针支架(14)的中间位置设置有方孔，所述探针支架调节螺母(15)通过所述方孔与位于所述方孔下方的所述探针支架调节内螺纹杆(22)的内部螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的变温平台，其特征在于，所述第一固定结构包括：加热板固定架(17)、第一弹性支架(25)、第二弹性支架(26)和第三弹性支架(27)；
所述加热板固定架(17)垂直于所述水冷腔室的底面，所述加热板固定架(17)的底端和所述水冷腔室的底面固定连接，所述加热板固定架(17)的顶端固定所述加热板(18)的与所述电源线(19)连接的一端；
所述第一弹性支架(25)和所述第二弹性支架(26)用来支撑所述加热板(18)的远离所述电源线(19)的一端，使得所述加热板(18)平行于所述水冷腔室的底面；
所述第三弹性支架(27)将所述热电阻(20)支撑在所述加热板(18)的下表面。
4.根据权利要求3所述的变温平台，其特征在于，所述第一弹性支架(25)、所述第二弹性支架(26)和所述第三弹性支架(27)均为锥形的弹性支架，所述探针(24)为弹簧探针。
5.根据权利要求4所述的变温平台，其特征在于，所述水冷腔室包括：腔体(4)和腔体盖(5)；
所述腔体盖(5)上设置有第一进水口(3)和第一出水口(1)；
所述腔体(4)的侧壁上设置有第二进水口(7)、第二出水口(8)、所述放气口(11)和所述抽气口(12)。
6.根据权利要求5所述的变温平台，其特征在于，还包括：航空插头(9)；
所述航空插头(9)设置在所述腔体(4)的侧壁上，所述加热板(18)的所述电源线(19)和所述热电阻(20)的所述信号线(21)均与所述航空插头(9)的位于所述腔体(4)内部的接口连接。
7.根据权利要求6所述的变温平台，其特征在于，还包括：至少两个BNC接头(10)；
每个所述BNC接头(10)分别设置在所述腔体(4)的侧壁上，每个所述BNC接头(10)与所述腔体(4)底面之间的距离相等，所述腔体(4)为圆柱形腔体，所述BNC接头(10)所在的平面与所述腔体(4)侧壁相交，形成一圆弧，各BNC接头(10)均匀分布在所述圆弧上；
每个所述探针臂的所述探针(24)的所述导线(13)分别与一个所述BNC接头(10)的位于所述腔体(4)内部的接口连接。
8.根据权利要求7所述的变温平台，其特征在于，所述腔体盖(5)上设置有法兰盘，所述法兰盘上安装有玻璃。
9.一种DLTS测试系统，其特征在于，包括：信号发生器、计算机、电容计、真空泵、温控仪、恒温冷水机和如权利要求1至8任一项所述的变温平台；
所述真空泵和所述变温平台连接，用于从所述变温平台的内部抽气，使得所述变温平台的内部处于真空状态；
所述恒温冷水机和所述变温平台连接，用于对所述变温平台进行降温；
所述温控仪分别与所述计算机和所述变温平台内部的加热板(18)连接，用于接收所述计算机发送的预设温度值，按照所述预设温度值控制所述加热板(18)的温度，以及将获取到的所述加热板(18)的测试温度值发送给所述计算机；
所述计算机分别与所述信号发生器和所述电容计连接，用于发送所述预设温度值给所述温控仪，接收所述温控仪发送的所述测试温度值，若所述测试温度值满足预设条件，则发送开始测量指令给所述信号发生器，以及接收所述电容计发送的电容值；
所述信号发生器和所述电容计连接，用于接收所述计算机发送的所述开始测量指令，若接收到所述开始测量指令，则发送电压脉冲信号给所述电容计；
所述电容计和所述变温平台连接，用于将接收到的所述电压脉冲信号发送给所述变温平台，将测量到的位于所述变温平台内部的测试样品产生的所述电容值发送给所述计算机。
10.根据权利要求9所述的DLTS测试系统，其特征在于，所述变温平台包括抽气口(12)、第一进水口(3)、第二进水口(7)、第一出水口(1)、第二出水口(8)、航空插头(9)和至少两个BNC接头(10)；
所述抽气口(12)与所述真空泵连接；
所述第一进水口(3)和所述第二进水口(7)均与所述恒温冷水机的出水口连接，所述第一出水口(1)和所述第二出水口(8)均与所述恒温冷水机的进水口连接；
所述航空插头(9)的位于所述变温平台外部的接口与所述温控仪连接，所述航空插头(9)的位于所述变温平台内部的接口与所述加热板(18)连接；
所述BNC接头(10)的位于所述变温平台外部的接口与所述电容计连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110907792A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-24 | 湘潭大学 | 一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0477453A1 (fr) * | 1989-04-07 | 1992-04-01 | Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales (O.N.E.R.A.) | Installation de test, en particulier pour plaquettes de matériau semi-conducteur |
| KR20030075746A (ko) * | 2002-03-20 | 2003-09-26 | 학교법인 포항공과대학교 | 탐침형 깊은 준위 과도 전기 용량 분광기 |
| CN1752764A (zh) * | 2004-09-22 | 2006-03-29 | 中国科学院半导体研究所 | 具有外加磁场的深能级瞬态谱测量装置与测量方法 |
| CN104076060A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-10-01 | 清华大学 | 一种光谱发射率的瞬态测试系统与方法 |
| CN104316856A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-01-28 | 上海华力微电子有限公司 | 背面探测式光子辐射显微镜装置及测试方法 |
| US20150293042A1 (en) * | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Measurement Device and Measurement Method |
| CN205210183U (zh) * | 2015-11-25 | 2016-05-04 | 营口市华兴炭素厂 | 石墨电极电阻率测定仪测试架 |
| CN107436312A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-05 | 四川弘毅智慧知识产权运营有限公司 | 一种用于化学实验的ph计 |
| EP3113214B1 (en) * | 2015-06-30 | 2018-04-11 | Sumco Corporation | Method of managing dlts measurement apparatus |
-
2018
- 2018-11-16 CN CN201811372597.7A patent/CN109342503B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0477453A1 (fr) * | 1989-04-07 | 1992-04-01 | Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales (O.N.E.R.A.) | Installation de test, en particulier pour plaquettes de matériau semi-conducteur |
| KR20030075746A (ko) * | 2002-03-20 | 2003-09-26 | 학교법인 포항공과대학교 | 탐침형 깊은 준위 과도 전기 용량 분광기 |
| CN1752764A (zh) * | 2004-09-22 | 2006-03-29 | 中国科学院半导体研究所 | 具有外加磁场的深能级瞬态谱测量装置与测量方法 |
| US20150293042A1 (en) * | 2014-04-11 | 2015-10-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Measurement Device and Measurement Method |
| CN104076060A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-10-01 | 清华大学 | 一种光谱发射率的瞬态测试系统与方法 |
| CN104316856A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-01-28 | 上海华力微电子有限公司 | 背面探测式光子辐射显微镜装置及测试方法 |
| EP3113214B1 (en) * | 2015-06-30 | 2018-04-11 | Sumco Corporation | Method of managing dlts measurement apparatus |
| CN205210183U (zh) * | 2015-11-25 | 2016-05-04 | 营口市华兴炭素厂 | 石墨电极电阻率测定仪测试架 |
| CN107436312A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-05 | 四川弘毅智慧知识产权运营有限公司 | 一种用于化学实验的ph计 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110907792A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-24 | 湘潭大学 | 一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109342503B (zh) | 2020-12-11 |
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