Зондова установка для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур

Зондова установка для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур, що складається з станини, П-подібного кронштейна з закріпленим на ньому мікроскопом, 3 19435 4 Поставлена задача досягається тим, що зонапаратуру (вольтметри, амперметри, персональдова установка для вимірювання електрофізичних ний комп'ютер). характеристик напівпровідникових структур, яка За допомогою приводів горизонтального складається з станини, П-образного кронштейну з переміщення зразок чи елемент зразка закріпленим на ньому мікроскопом, координатного підводиться під зонд, закріплений на кришці. Спостолика, розташованого під мікроскопом, двох стереження за переміщеннями ведуться через приводів горизонтального переміщення і привода вікно для спостереження у кришці і мікроскоп. вертикального переміщення координатного столиПриводом вертикального переміщення предметка і зондів, що забезпечують електричні контакти з ний столик піднімається до контакта зразка з зонелементами, що тестуються, додатково має блок дом. рідкого азоту, який кріпиться до координатного Для підтримання необхідної температури столика і складається з термоізоляційної ємності, зразка (Т 77К) необхідно підтримувати термоізоляційної кришки із смотровим вікном і відповідний рівень рідкого азоту в ємності. предметного столика для зразка з холодопровоПриклад реалізації. дом, який розміщується в термоізоляційній Діюча модель зондової установки є частиною ємності. Стенду для вимірювання вольт-амперних характеКонструкція запропованої корисної моделі наристик фотодіодних лінійок (ФДЛ) з кількістю ведена на фіг.1 - станина (1), П-образного кронелементів 128 (Стенд ΒΑΧ). штейн (2) з закріпленим на ньому мікроскопом (3), Стенд призначено для неруйнівного контролю координатний столик, розташований під за електричними характеристиками багатоелемікроскопом (6), два приводи горизонтального ментних фотодіодних лінійок (ФДЛ) переміщення (4) і привод вертикального інфрачервоного діапазону спектру, отримання переміщення (5) координатного столика і зонди. значень диференційного опору фотодіодів та веДля реалізації поставленої задачі до конструкції личини його розкиду по лінійці. установки-прототипу вводиться новий блок - блок Блок-схема Стенду ΒΑΧ наведена на фіг.3. рідкого азоту (7), в якому прилади охолоджуються Стенд ΒΑΧ містить наступні складові частини: усдо кріотемператур. Блок розміщується на коордитановку кріозондову (КУ) з азотним живильником натному столику. (АП), блок електронно-вимірювальний (БЕВ) до Конструкція блоку рідкого азоту наведена на складу якого входять персональний комп'ютер фіг.2. До складу блоку рідкого азоту входить (ПК), інтерфейсная плата IEEE - 488 (ІП), комплект термоізоляційна ємність (9), кришка із вікном для плат для прецизійних вимірювань малих спостережень (8), предметний столик з фотострумів та малих напруг зміщень (В1, В2), холодопровідом (10), на якому розташовується програмне забезпечення (ПЗ), принтер (Пр), цифлінійка (13) або матриця, зонд (12) кріпиться до ро-аналоговий перетворювач (ЦАП); блок оптичпредметного столика за допомогою кріплення (11). ний (БО), до складу якого входить TV - плата моБлок закріплюється на координатному столику. нохроматична (Т), монітор (М), плата живлення TV Така конструкція дозволяє проводити -плати (БП), монітор входить до складу ПК; блок вимірювання вольт-амперних та будь які інші сигналізації (БС) з комплектом з'єднувальних електро-фізичні характеристики одно- та багатоепроводів. лементних напівпровідникових структур при Конструктивно Стенд ΒΑΧ є пристроєм накріогенних температурах за один цикл охолодженстольного типу. Принцип дії Стенду ΒΑΧ полягає в ня не погіршуючи в процесі вимірів робочі харакпослідовному виконанні наступних дій: теристики структури. - охолодження ФДЛ до температури, близької Завдяки запропонованій конструкції зондова до температури рідкого азоту; установка має нові властивості, а саме: - здійснення електричного контакту зондів з - вимірювання електрофізичних характеристик відповідними контактами ФДЛ; напівпровідникових структур при Т 77К; - вимір ΒΑΧ відповідного елементу ФДЛ; - можливість досліджувати багатоелементні обробка та зберігання результатів напівпровідникові структури за один цикл охолодвимірювання. ження. Стенд забезпечує: Зондова установка працює таким чином. - спостереження зображення фрагмента ФДЛ Зразок для дослідження (фотодфодні лінійка, на екрані монітора діагоналлю 40 см з матриця, низьковимірна структура) за допомогою збільшенням, крат 900; клею закріплюється на предметному столику. - перебування ФДЛ наклеєної на верхню поПредметний столик встановлюється в верхню тримача в атмосфері парів рідкого азоту; термоізоляційну ємність, яка стаціонарно - охолодження тримача рідким азотом з забеззакріплена на координатному столику. Ємність печенням температури її верхньої поверхні, К закривається кришкою. Кришка фіксується на 77+3; ємності за допомогою гвинтів. Зонди знаходяться - захист ФДЛ від зовнішнього інфрачервоного в середині ємності - один закріплений на предметвипромінювання екраном, охолодженим до темпеному столику, другий зонд закріплений на кришці. ратури рідкого азоту; Через відповідний отвір в боковій стінці в - діаметр верхньої поверхні тримача, мм 20; ємність заливається рідкий азот. Після охолод- лінійні розміри спостерігаємого фрагменту ження зразок перебуває в парах азоту. ФДЛ, мкм 360х270; Кабель від зондів через отвір у кришці виво- горизонтальне переміщення ФДЛ в межах диться назовні і іде на електронно-вимірювальну кругу діаметром, мм 20±1; 5 19435 6 - ціна одного обороту маховичків горизонтальФДЛ, с 10; ного переміщення ФДЛ по двох взаємно- нормальну роботу при: перпендикулярних координатах, мм 0,5; - напрузі живлення, В 220±10; - поворот ФДЛ в горизонтальній площині в ме- частоті, Гц 50±1. жах повного обороту з ціною одного обороту ручТаким чином наведений приклад свідчить, що ки, градус 3,6; запропонована корисна модель дозволяє - ціну одного обороту маховичка вертикальновимірювати вольт-амперні характеристики го переміщення зонду, мм 1,5; фотодіодних лінійок з кількістю елементів 128 при - ціну одного обороту маховичка фокусування, Т 77К за один цикл охолодження. мм 1; Література. - об'єм рідкого азоту, що заливається в блок 1. Z.F. Ivasiv, V.V. Tetyorkin, F.F. Sizov / Noise рідкого азоту, мл, не менше 500; spectra and dark current investigations in n+-p- type основну відносну похибку вимірювання струму HgCdTe photodiodes // Semiconductor Physics, при струмах від 0,1нА, та основну відносну похибQuantum Electronics & Optoelectronics. - 1999. v.2, ку вимірювання напруги при напругах від 2 мВ,% N. 3. - p. 21-25 ±1; 2. PA200 Semiautomatic Probe System. User - тривалість виміру ΒΑΧ однієї ФДЛ (від заливу Manual (додається). рідкого азоту до знімання ФДЛ з тримача), год 6; - тривалість виміру ΒΑΧ, одного елементу 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 19435 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601