Зондовий пристрій для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур

Реферат: Зондовий пристрій для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур, що містить підпружинені зонди для підведення випробувальних сигналів, вставлені у направляючі отвори фторопластової пластини, виконані по шаблону на місцях, відповідних до нанесених контактів на дослідному зразку, причому контактні торці зондів виготовлені у формі півкулі, а протилежні - з виїмкою для встановлення притискної пружини, один кінець якої жорстко закріплений до фторопластової пластини, встановленої у направляючі штифти Гподібної мідної пластини і закріпленої до неї фіксуючими болтами, яку перемішують по площині П-подібної платформи до співпадіння зондів з контактами на дослідному зразку, підкручуванням притискних болтів. У П-подібній платформі додатково виконані чотири поперечні отвори, у які вмонтований нагрівний ніхромовий елемент, та поздовжній отвір, з розміщеною в ньому термопарою, гарячий кінець якої знаходиться безпосередньо біля досліджуваного зразка, а нагрівний елемент і холодні кінці термопари під'єднані до терморегулятора. UA 78467 U (12) UA 78467 U UA 78467 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електричних вимірювань і може бути використана для контролю й дослідження електрофізичних характеристик і параметрів напівпровідникових структур. Відома зондова установка для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур [патент України на корисну модель №19435, МПК (2006) G01R 1/00], яка складається зі станини, П-подібного кронштейна із закріпленим на ньому мікроскопом, координатного столика, розташованого під мікроскопом, двох приводів горизонтального переміщення, приводу вертикального переміщення координатного столика та двох зондів, що забезпечують електричні контакти з контактами на поверхні напівпровідника. Увесь пристрій поміщений у термоізоляційній ємності з отвором для заливки рідкого азоту. До координатного столика кріпиться предметний столик, до якого приклеюється зразок, а в термоізоляційній ємності проти зразка вмонтовано вікно для наведення через мікроскоп зонда на відповідний контакт на зразку. Електричний контакт одержують за допомогою приводу вертикального переміщення координатного столика, що дає змогу почергово під'єднувати до вимірювального приладу два контакти нанесені на зразку за допомогою зондів, причому місце одного з них фіксоване, а інший підводиться за допомогою двох приводів горизонтального переміщення. Недоліком даного пристрою є його складна конструкція, а також те, що вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур можна проводити тільки при кімнатній температурі або при температурі рідкого азоту. Найближчим за технічною сутністю до запропонованого пристрою - прототипом, є зондовий пристрій для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур [патент України на корисну модель №68570, МПК (2012.01) G01R 1/00, H01L21/02 (2006.01)], який складається із П-подібної платформи, по якій під дією притискних гвинтів рухається мідна пластина із Г-подібним виступом для фіксації положення дослідного зразка. У штифти мідної пластини вставляється фторопластова пластина і закріплюється до мідної пластини фіксуючими болтами. До фторопластової пластини товщиною 6-8 мм кріпляться пружини, котрі з'єднані з металевими зондами, які поміщені у направляючі отвори фторопластової пластини. Отвори фторопластової пластини виконані по тому ж шаблону, що і контактні майданчики на дослідному зразку. Недоліком пристрою-прототипу є те, що виміри можна проводити лише за кімнатних температур. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити зондовий пристрій для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур шляхом вмонтовування у конструкцію зондового пристрою у безпосередній близькості до дослідного зразка нагрівного елемента та термопари, які під'єднані до терморегулятора, що дасть змогу отримувати вимірювальну інформацію з декількох нанесених контактів дослідного зразка за різних температур вищих за кімнатну. Поставлена задача вирішується так, що у зондовий пристрій для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур, що містить підпружинені зонди для підведення випробувальних сигналів, вставлені у направляючі отвори фторопластової пластини, виконані по шаблону на місцях, відповідних до нанесених контактів на дослідному зразку, причому контактні торці зондів виготовлені у формі півкулі, а протилежні - з вишкою для встановлення притискної пружини, один кінець якої жорстко закріплений до фторопластової пластини, встановленої у направляючі штифти Г-подібної мідної пластини і закріпленої до неї фіксуючими болтами, яку переміщують по площині П-подібної платформи до співпадіння зондів з контактами на дослідному зразку, підкручуванням притискних болтів, при цьому у П-подібній платформі додатково виконані чотири поперечні отвори, у які вмонтований нагрівний ніхромовий елемент, та поздовжній отвір, з розміщеною в ньому термопарою, гарячий кінець якої знаходиться безпосередньо біля досліджуваного зразка, а нагрівний елемент і холодні кінці термопари під'єднані до терморегулятора. При дослідженнях напівпровідникових матеріалів, наприклад, вимірюванні розподілу профілю концентрації електрично-активних центрів і визначенні основних параметрів глибоких рівнів у напівпровідникових структурах способом вимірювання ємності р-n переходу, виникає проблема підведення, за різних температур, випробувальних сигналів від генератора до металізованих контактів спеціально нанесених в конкретні місця, наприклад, з різною концентрацією дислокацій на поверхні напівпровідника. З літературних джерел невідоме введення безпосередньо у зондовий пристрій для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур нагрівного елемента та термопари, які під'єднані до терморегулятора. 1 UA 78467 U 5 10 15 20 25 30 35 Запропоноване авторами введення безпосередньо у зондовий пристрій для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур нагрівного елемента та термопари, які під'єднані до терморегулятора, дасть змогу отримати вимірювальну інформацію з декількох нанесених контактів за різних температур, вищих від кімнатної. На кресл. - поперечний переріз зондового пристрою для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур, де 1 - П-подібна платформа, 2 - Г-подібна мідна пластина, 3 - притискні болти, 4 - дослідний зразок, 5 - слюдяні пластини, 6 - металевий стержень зонда, 7 - притискна пружина, 8 - провідник для підведення вимірювальних сигналів до зонда, 9 - фторопластова пластина, 10 - фіксуючі болти, 11 - направляючі штифти фторопластової пластини, 12 - нагрівник, 13 - термопара, 14 -терморегулятор. Зондовий пристрій складається з П-подібної платформи 1, по якій під дією притискних гвинтів рухається мідна пластина 2 з Г-подібним виступом для фіксації положення дослідного зразка 4, який ізолюється від металевих елементів зондового пристрою слюдяними пластинками 5. На штифти 11 мідної пластини 2 насаджується фторопластова пластина 9 і закріплюється до мідної пластини фіксуючими болтами 10. До фторопластової пластини 9 товщиною 6-8 мм кріпляться пружини 7, котрі з'єднані з металевими зондами 6, які поміщені в направляючі отвори фторопластової пластини. Отвори фторопластової пластини виконані по тому ж шаблону, що і контактні майданчики на дослідному зразку 4. У П-подібній платформі у безпосередній близькості від дослідного зразка виконані чотири поперечні отвори, у які вмонтований нагрівник 12, а в поздовжній - термопара 13. Нагрівний елемент та термопара під'єднуються до терморегулятора 14. Зондовий пристрій працює так: - виймають зонди 6 із направляючих у фторопластовій пластині 9; - у отвір утворений між мідною пластиною 2 та П-подібною платформою 1 вставляють дослідний зразок 4 так, щоб поверхня з нанесеними контактами була повернута до фторопластової пластини 9. При необхідності ослаблюють притискні гвинти 3; - зразок 4 рухають до упору в Г-подібний виступ мідної пластини 2. При цій умові нанесені контакти будуть розміщені проти направляючих отворів фторопластової пластини 9; - у такому положенні дослідний зразок 4, через мідну пластину 2, фіксують притискними гвинтами 3; - зонди 6 вставляють у направляючі отвори фторопластової пластини і притискають до зразка 4 за допомогою пружин 7. Силу притискання підбирають експериментально в залежності від матеріалу нанесених контактів; - під'єднують нагрівник і термопару до терморегулятора 14; - виставляють за допомогою терморегулятора температурні режими дослідного зразка; - на зонди через підвідні провідники 8 подають від зовнішніх приладів вимірювальні сигнали та знімають відповідні характеристики утворених структур дослідного зразка, визначені умовами експерименту. Використання запропонованого зондового пристрою дасть змогу одержати передбачуваний технічний результат. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Зондовий пристрій для вимірювання електрофізичних характеристик напівпровідникових структур, що містить підпружинені зонди для підведення випробувальних сигналів, вставлені у направляючі отвори фторопластової пластини, виконані по шаблону на місцях, відповідних до нанесених контактів на дослідному зразку, причому контактні торці зондів виготовлені у формі півкулі, а протилежні - з виїмкою для встановлення притискної пружини, один кінець якої жорстко закріплений до фторопластової пластини, встановленої у направляючі штифти Гподібної мідної пластини і закріпленої до неї фіксуючими болтами, яку перемішують по площині П-подібної платформи до співпадіння зондів з контактами на дослідному зразку, підкручуванням притискних болтів, який відрізняється тим, що у П-подібній платформі додатково виконані чотири поперечні отвори, у які вмонтований нагрівний ніхромовий елемент, та поздовжній отвір, з розміщеною в ньому термопарою, гарячий кінець якої знаходиться безпосередньо біля досліджуваного зразка, а нагрівний елемент і холодні кінці термопари під'єднані до терморегулятора. 2 UA 78467 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3