[发明专利]一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统及方法

说明书

一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统及方法，该系统包括：给进机构，用于自动传送PN结器件到样品测试台；固定片，用于固定PN结器件的两端并保持和PN结器件电极之间良好的电学接触；测量模块连接锁相放大器，锁相放大器连接计算机。测量模块通过采集回路标准电容的微弱分压信号，换算为PN结器件的结电容并可实时显示出PN结器件偏置电压‑结电容的关系曲线；对曲线可进行自动参数变换及拟合；并根据所拟合直线结果的相关系数大小来判断PN结的类型；由其类型对应的物理模型换算PN结器件的杂质浓度分布系数或浓度梯度系数。本发明可方便地进行大量PN结试样的杂质浓度/浓度梯度的自动检测，并对同一批次产品中的器件的类别差异进行统计。

技术领域

本发明涉及半导体器件参数的自动测试技术领域，尤其是涉及一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统及方法。

背景技术

半导体器件中掺杂浓度分布将直接影响其电学特性。通常根据所需的电学性质，在制备过程中采用一定的工艺，人为控制杂质浓度/浓度梯度等重要器件参数。因此，在制备完成后对半导体器件中杂质分布的检测就成为一个非常重要的问题，一方面精确高效的测试方法可验证制备工艺的有效性，另一方面还能保障器件参数的可靠。现有的测试掺杂浓度的技术手段包括使用四探针、逐次去层的霍尔效应或者二次离子质谱等测量方法，但利用上述方式进行测量时会接触/破坏器件，不可避免的会造成器件损伤，都属有损的测量方式。

由此，人们在实际测量时更希望采用无损的方式，目前已有的技术手段包括光学检测方法，例如：自由载流子吸收测量技术，光载流子辐射测量技术等(如专利公开号CN1971868、CN101159243，CN101527273A所涉及内容)；以及电学检测方法，原理上主要包括利用测量半导体PN结的电容效应去计算并得到其杂质浓度分布的情况，主要的可实现方法包括采用LCR表(电感-电容-电阻表)或专用电容测试仪来进行电容测量的方法(如专利公开号106093641A，CN206540992U所涉及内容)。然而利用光学检测的方法在测量装置上需要搭建较为复杂的光学系统，典型的包括光源、检测光路和光学探测系统等，结构复杂成本较高；利用电学检测方式时，所需测量装置虽然较为简单，但测量信噪比容易受到线路噪声等不确定参数的影响；存在测量数据需要进行后处理转换，测量的自动化的程度较低等问题；并且大量数据测量后还无法自动实时对参数进行汇总和统计分析。例如：自动判定PN结的类型、进行突变结和线性缓变结分类等等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统及方法，本发明提供的自动测量功能可方便地进行大量PN结试样的杂质浓度/浓度梯度的自动检测，并方便对同一批次产品中的器件的类别差异进行统计。

本发明采取的技术方案为：

一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统，其特征在于该系统包括给进机构、样品测试台、测量模块、锁相放大器、计算机；

所述给进机构的驱动器连接计算机，给进机构用于自动传送PN结器件到样品测试台；所述样品测试台连接测量模块，样品测试台上设有固定压片，用于固定PN结器件的两端并和PN结器件电极之间电学接触；所述样品测试台连接测量模块；所述测量模块连接锁相放大器，所述锁相放大器连接计算机。

所述给进机构包括：

用于装设有待测试的PN结器件的样品卷盘，

用于引导PN结器件的引导转轮；

用于卷收已测试完的PN结器件的测试卷盘；

所述样品卷盘连接第一旋转机构；

所述测试卷盘连接第二旋转机构，所述第二旋转机构通过步进电机连接驱动器，所述驱动器通过RS232串口或USB通信接口连接计算机。