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半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置及其測試方法

文檔序號:5941930閱讀:328來源:國知局
專利名稱:半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電子、半導(dǎo)體技術(shù)及測試技術(shù)領(lǐng)域。具體是一種半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置。
本發(fā)明還涉及所述裝置用于半導(dǎo)體外延片性能自動測試的方法。
背景技術(shù)
利用霍爾效應(yīng)原理可以測量半導(dǎo)體外延片的許多性能,可以反映半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、電阻率、薄膜電阻、表面載流子濃度、體載流子濃度、遷移率等的數(shù)值。通常的方法是利用人工測試和計算的方式,即人工調(diào)節(jié)電流來改變電磁場,利用計算器計算外延片的載流子濃度等參數(shù),經(jīng)常會產(chǎn)生人為的誤差及計算錯誤。目前焊接存在的主要問題是(1)人工調(diào)節(jié)電磁場會導(dǎo)致數(shù)值不穩(wěn)定;(2)人工讀電壓、電流和萬用表數(shù)值容易產(chǎn)生誤差和錯誤;(3)人工操作使得電磁場電流反向,容易產(chǎn)生誤操作;(4)人工計算外延片的參數(shù)時容易產(chǎn)生誤差;(5)測試工作比較繁索,效率比較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題,提供一種帶PC計算機(jī)的可自動調(diào)節(jié)磁場數(shù)值、可變溫度、自動測量電阻和霍爾參數(shù)、利用多種方法計算外延片的半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置。
本發(fā)明的目的還在于提供應(yīng)用所述裝置進(jìn)行的半導(dǎo)體外延片性能自動測試方法。
本發(fā)明的半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置由計算機(jī)、控制電路、外延片、測磁探頭、測量電路、控溫箱、電磁鐵、恒流電源、電流倒向電路共同連接構(gòu)成,其相互連接關(guān)系為計算機(jī)的輸出控制線與控制電路的輸入線相電氣連接;控制電路的輸出控制線與測量電路、電流倒向電路的輸入線相電氣連接;外延片的輸入控制線與恒流電源的輸出線相電氣連接;外延片的輸出控制線與測量電路的輸入線相電氣連接;測磁探頭的輸入控制線與測量電路的輸入線相電氣連接;電磁鐵的輸入控制線與電流倒向電路的輸出控制線相電氣連接;電流倒向電路的輸入控制線與恒流電源的輸出控制線相電氣連接;控溫箱由控溫柜和控溫盒相互連接組成,控溫盒放置在電磁鐵的磁極之間。
所述控制電路由計算機(jī)PCI總線接口電路IC4構(gòu)成;測量電路由磁場測量和外延片參數(shù)測量電路共同電氣連接構(gòu)成,其中,磁場測量電路由霍爾元件H1恒流源電路IC1、運算放大器IC1C、電阻R5~R7、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC3共同電氣連接構(gòu)成;外延片參數(shù)測量電路由外延片WYP1、繼電器J1~J10、恒流電源DY1、電阻R1~R3、運算放大器IC1B共同電氣連接構(gòu)成、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC2共同電氣連接構(gòu)成;電流倒向電路由繼電器J11構(gòu)成;電磁鐵由E-TIE構(gòu)成;恒流電源由DY2構(gòu)成。
本發(fā)明的工作作用原理及其電路工作原理如下接通裝置控制220V總電源,打開計算機(jī),測磁探頭安置在磁場磁極之間,外延片安置在控溫盒內(nèi),控溫盒安置在磁場磁極之間,打開控溫箱,選擇和設(shè)定溫度范圍內(nèi)的最低點溫度,例如-40℃,溫度范圍是-40~40℃,在PC計算機(jī)上運行裝置控制程序,測量過程開始等待溫度恒定后,運行調(diào)節(jié)磁場程序、測量程序、電流倒向等程序,計算機(jī)自動控制和測量,測量結(jié)束后,程序進(jìn)行外延片參數(shù)計算,在多種經(jīng)典的計算方法中選擇一種,可以計算得出外延片的導(dǎo)電類型、電阻率、薄膜電阻、表面載流子濃度、體載流子濃度、遷移率等的數(shù)值,一個溫度下的參數(shù)測量完成;繼續(xù)設(shè)置溫度提高一個溫度點,例如提高-30℃,同理調(diào)節(jié)磁場、測量、計算,以此類推,直到40℃溫度測量結(jié)束,完成了不同溫度點測量外延片的技術(shù)參數(shù)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體外延片性能自動測試方法包括如下步驟(1)將外延片安置在恒溫盒內(nèi),恒溫盒同時隨著恒溫箱溫度的變化而變化,外延片所在的內(nèi)部環(huán)境溫度是恒箱設(shè)定的溫度;(2)恒溫盒安置在電磁鐵的兩個磁極之間,測磁探頭也安置在兩個磁極之間,恒溫盒內(nèi)的溫度變化范圍是-40~40℃;(3)設(shè)置恒溫箱的溫度T1,等待溫度恒定;(4)運行計算機(jī)程序,計算機(jī)通過控制電路調(diào)節(jié)電磁鐵的電源,測量磁場數(shù)值,測量外延片的輸出參數(shù),通過測量參數(shù)計算得出外延片的導(dǎo)電類型、電阻率、薄膜電阻、表面載流子濃度、體載流子濃度、遷移率等的數(shù)值;(5)提高設(shè)置恒溫箱的溫度,控制、測量、計算,以此類推變化溫度再測量;(6)將各個溫度環(huán)境下的參數(shù)列表,打印輸出,測量結(jié)束。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點和效果(1)外延片在恒溫盒內(nèi)可以變溫,實現(xiàn)在不同溫度下進(jìn)行測量;(2)利用計算機(jī)自動控制電磁鐵的電源連續(xù)變化;(3)計算機(jī)自動測量磁場數(shù)值,自動測量外延片的霍爾參數(shù);(4)測量準(zhǔn)確、快速。


圖1是本發(fā)明的半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是圖1中的電路框圖;圖3是圖2的電路圖;圖4是使用圖1所述裝置的控制程序框圖。
具體的實施方式在圖1中,1是控制計算機(jī),2是恒流電源,3是電流倒向電路,4是控制電路,5是測量電路,6是磁極,7是控溫箱,8是外延片,9是測磁探頭,10是恒溫盒,11是電磁鐵底座,12是磁軛,13是電磁鐵線圈。本發(fā)明的半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置由計算機(jī)1、控制電路4、外延片8、測磁探頭9、測量電路5、控溫箱7、電磁鐵、恒流電源2、電流倒向電路3共同連接構(gòu)成,其相互連接關(guān)系為計算機(jī)1的輸出控制線與控制電路4的輸入線相電氣連接;控制電路4的輸出控制線與測量電路5、電流倒向電路的輸入線相電氣連接;外延片8的輸入控制線與恒流電源3的輸出線相電氣連接;外延片8的輸出控制線與測量電路5的輸入線相電氣連接;測磁探頭9的輸入控制線與測量電路5的輸入線相電氣連接;電磁鐵2的輸入控制線與電流倒向電路的輸出控制線相電氣連接;電流倒向電路的輸入控制線與恒流電源3的輸出控制線相電氣連接;控溫箱7由控溫柜和控溫盒相互連接組成,控溫盒10放置在電磁鐵2的磁極6之間,電磁鐵由磁極、電磁鐵底座、電磁鐵線圈、磁軛共同連接構(gòu)成。
由圖2可以看出,計算機(jī)的輸出控制線與控制電路的輸入線相電氣連接;控制電路的輸出控制線與測量電路、電流倒向電路的輸入線相電氣連接;外延片的輸入控制線與恒流電源的輸出線相電氣連接;外延片的輸出控制線與測量電路的輸入線相電氣連接;測磁探頭的輸入控制線與測量電路的輸入線相電氣連接;電磁鐵的輸入控制線與電流倒向電路的輸出控制線相電氣連接;電流倒向電路的輸入控制線與恒流電源的輸出控制線相電氣連接。
由圖3可以看出,控制電路由計算機(jī)PCI總線接口電路IC4構(gòu)成;測量電路由磁場測量和外延片參數(shù)測量電路共同電氣連接構(gòu)成,其中,磁場測量電路由霍爾元件H1恒流源電路IC1、運算放大器IC1C、電阻R5~R7、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC3共同電氣連接構(gòu)成;外延片參數(shù)測量電路由外延片WYP1、繼電器J1~J10、恒流電源DY1、電阻R1~R3、運算放大器IC1B共同電氣連接構(gòu)成、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC2共同電氣連接構(gòu)成;電流倒向電路由繼電器J11構(gòu)成;電磁鐵由E-TIE構(gòu)成,電源由DY2構(gòu)成。
由圖4可以看出,程序開始,初始化,安裝外延片和測磁探頭,設(shè)置恒溫箱的溫度,一般設(shè)置順序是從低,到高,溫度差為10℃,溫度范圍選擇-40~40℃,恒溫箱連接恒溫盒一起恒溫,控制恒溫箱恒溫,測量溫度T=T1?否,說明沒有達(dá)到設(shè)置溫度,判斷是否是恒溫狀態(tài),是,開始調(diào)節(jié)磁場,同時測量磁場數(shù)值,測量磁場調(diào)節(jié)準(zhǔn)確后,利用霍爾效應(yīng)原理,測量外延片的參數(shù),比較測量組數(shù)等于N1,否,繼續(xù)測量,是,該溫度點測量完成,計算外延片的參數(shù),測量結(jié)束。
本發(fā)明的制作以及各元器件要求如下(1)裝置按圖1所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和機(jī)械加工恒溫箱及恒溫盒,或者委托生產(chǎn)空調(diào)器的廠家進(jìn)行加工,控制溫度范圍是-40~40℃;(3)按圖1所示結(jié)構(gòu)加工電磁鐵,也可以委托專業(yè)的生產(chǎn)廠家制造;(4)按圖2、圖3設(shè)計裝置電路和電路板;(5)按圖4設(shè)計裝置控制程序,進(jìn)行裝置調(diào)試,完成設(shè)計和加工;(6)主要元件和器件的選擇運算放大器IC1可以選LM124型,模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC2、IC3可以選ICL7135型號。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置,其特征在于由計算機(jī)、控制電路、外延片、測磁探頭、測量電路、控溫箱、電磁鐵、恒流電源、電流倒向電路共同連接構(gòu)成,其相互連接關(guān)系為計算機(jī)的輸出控制線與控制電路的輸入線相電氣連接;控制電路的輸出控制線與測量電路、電流倒向電路的輸入線相電氣連接;外延片的輸入控制線與恒流電源的輸出線相電氣連接;外延片的輸出控制線與測量電路的輸入線相電氣連接;測磁探頭的輸入控制線與測量電路的輸入線相電氣連接;電磁鐵的輸入控制線與電流倒向電路的輸出控制線相電氣連接;電流倒向電路的輸入控制線與恒流電源的輸出控制線相電氣連接;控溫箱由控溫柜和控溫盒相互連接構(gòu)成,控溫盒放置在電磁鐵的磁極之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置,其特征在于所述控制電路由計算機(jī)PCI總線接口電路IC4構(gòu)成;測量電路由磁場測量和外延片參數(shù)測量電路共同電氣連接構(gòu)成,其中,磁場測量電路由霍爾元件H1恒流源電路IC1、運算放大器IC1C、電阻R5~R7、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC3共同電氣連接構(gòu)成;外延片參數(shù)測量電路由外延片WYP1、繼電器J1~J10、恒流電源DY1、電阻R1~R3、運算放大器IC1B共同電氣連接構(gòu)成、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器IC2共同電氣連接構(gòu)成;電流倒向電路由繼電器J11構(gòu)成;電磁鐵由E-TIE構(gòu)成;恒流電源由DY2構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1所述裝置用于半導(dǎo)體外延片性能自動測試方法,其特征在于包括如下步驟第一步、將外延片安置在恒溫盒內(nèi),恒溫盒同時隨著恒溫箱溫度的變化而變化,外延片所在的內(nèi)部環(huán)境溫度是恒箱設(shè)定的溫度;第二步、恒溫盒安置在電磁鐵的兩個磁極之間,測磁探頭也安置在兩個磁極之間,恒溫盒內(nèi)的溫度變化范圍是-40~40℃;第三步、設(shè)置恒溫箱的溫度T1,等待溫度恒定;第四步、運行計算機(jī)程序,計算機(jī)通過控制電路調(diào)節(jié)電磁鐵的電源,測量磁場數(shù)值,測量外延片的輸出參數(shù),通過測量參數(shù)計算得出外延片的導(dǎo)電類型、電阻率、薄膜電阻、表面載流子濃度、體載流子濃度、遷移率數(shù)值;第五步、提高設(shè)置恒溫箱的溫度,控制、測量、計算,以此類推變化溫度再測量;第六步、將各個溫度環(huán)境下的參數(shù)列表,打印輸出,測量結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體外延片性能自動測試裝置,在于由計算機(jī)、控制電路、外延片、測磁探頭、測量電路、控溫箱、電磁鐵、恒流電源、電流倒向電路共同連接構(gòu)成,本發(fā)明還涉及所述裝置用于半導(dǎo)體外延片性能自動測試方法。本發(fā)明的外延片在恒溫盒內(nèi)可以變溫,實現(xiàn)在不同溫度下進(jìn)行測量;利用計算機(jī)自動控制電磁鐵的電源連續(xù)變化;計算機(jī)自動測量磁場數(shù)值,自動測量外延片的霍爾參數(shù);其測量準(zhǔn)確、快速。
文檔編號G01R31/26GK1584616SQ20041002760
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者孫慧卿, 范廣涵, 郭志友 申請人:華南師范大學(xué)
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