专利名称：一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表征的测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体领域制造测试领域，具体地是一种用于新 型绝缘体上半导体薄膜电学表征的测试系统。
背景技术：
随着微电子技术的迅猛发展，高性能、高集成度、多功能ic的
研发对材料的要求越来越苛刻，新型半导体薄膜材料(如SOI、 GeOI、 SiGeOI、 sSOI、 GaN薄膜等)是下一代集成电路重要基础材料 [http:〃www. etime. net. cn/pages/jsyy. asp]，能够满足微电子禾斗技 发展的荽求。目前，发展新技术、降低新型半导体薄膜材料的成本、 发展半导体薄膜材料、研制半导体薄膜材料的新结构、提高电路集成 度、降低功耗等是现代半导体技术的主要发展趋势[Yoshiki Kamata， High-k/Ge MOSFETs for future nanoelectronics， Materials today, 11(1)， 2008, pp30-38]。而电学性能与检测是半导体薄膜材 料研发及生产应用的关键参数，是半导体薄膜技术发展应用的必要条 件，也是制备性能优越的超大规模集成电路和系统的前提条件。
对以SOI (绝缘体上硅)材料为代表的半导体薄膜材料，常规的 电学测试一般采用C-V或MOS器件方法。采用这些常规测试方法，很 难精确评估以SOI为代表的半导体薄膜材料上下界面及顶层硅膜的 电学特性[5-9];对于MOS器件方法，制作器件的工艺流程复杂、测试 周期长，这延长了SOI材料的研发周期，不能适应微电子技术的迅速 发展。因此，迫切需要研发能精确快速表征SOI材料质量的新技术。
国内外研究者对此展开了大量的研究，Cristoloveanu等人首先提出 Pseudo-M0S表征方法，用于表征厚度lum的SOI材料，并没有给出 合适的表征测试系统，且对测试数据分析也存在严重的问题。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一用于新型绝缘体上半导体薄膜电
学表征的测试系统，结构简单，使用方便，充分发挥Pseudo-M0S表
征方法的优越性，测试的数据非常精确。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的用于新型绝缘体 上半导体薄膜电学表征的测试系统，包括测试台、测试台架、固定配
件、导电载物台及测试屏蔽盒，其特征在于还包括压力控制系统、
探针定位系统，测试台上装有导电载物台及测试屏蔽盒，压力控制系 统、探针定位系统采用固定配件安装在测试台架上。
所述的探针定位系统采用探针高度定位控制器控制探针在X、 Y、 Z方向移动，压力控制系统主要由压力控制器、数字显示器、压力传 感器、探针接触缓冲器及探针组成。所述的探针接触缓冲器由两根弹 '簧组成。探针的材料采用具有良好电导率的金属及金属合金制成，如 Pt、 Au、钩钛合金、高速钢、硬质合金钢及其合金，以保证金属与半 导体薄膜材料形成欧姆接触。所述的屏蔽盒是一个对测试台进行屏蔽 的盒状结构，屏蔽盒设有接地装置，该屏蔽盒材料为金属或金属合金， 其可以是Fe、 Ni、 Cr、 Al、 Pb、 Sn等多种金属合金，也可以是某种 金属。所述的导电载物台活动连接测试台，导电载物台的表面材料采 用良好导电性能的金属制成，并与连接电极的屏蔽导线相连。该测试
台与精密半导体参数分析仪连接。
该测试台的测试方法是采用探针与半导体薄膜形成欧姆解除，压 力传感器控制探针与半导体薄膜之间的作用力，并能显示出该作用力 的具体数值，作用于探针上的压力作用系统与高弹性弹簧相连，便于 控制作用力，防止瞬间作用力过大。探针定位系统用于控制并确定探
针的高度与XY方向坐标，便于对样品进行测试。测试台上载物台上 表面是具有良好导电性能的金属制备而成，且与屏蔽导线相连，便于 对载物台施加电压、电流。测试台上配有屏蔽盒，屏蔽盒留有与探针 密切配合的孔，便于探针与样品接触。
本实用新型的有益效果是该测试台在样品不接受外界光电干预 的条件下便可以对样品施加相应的电流、电压，从而对半导体薄膜样 品进行电学性能测试，测试的数据非常精确，而且测试周期短。
图1是本实用新型的测试台的结构示意图； 图2是本实用新型的测试台的测试结果图。
图1中1是数字显示仪，用于显示两根探针与样品作用力数值， 该数值单位可为牛顿、克力、Pa等压力单位；2是压力传感器；3是 两根探针，该探针材料可为Fe、 Pt、 Ni、 Cr、 Ag等金属，也可为金 属合金，具有良好的导电率，并确保与半导体材料可形成欧姆接触； 4是探针高度定位控制器，该配件与测试台架相连，并由镙丝控制， 可沿5 (台架)上下移动，并由刻度指示高度位置；5是测试台架， 用于探针、传感器等其他配件的定位与固定；6是测试台，含样品夹
具；7是测试屏蔽盒；8是屏蔽导线，用于连结外界电压；9是导电 载物台；IO是压力控制器；ll是固定配件,Vl、 V2、 V3是外界电压。 具体实施例
本实用新型一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表征的测试 系统。其中两根探针为Hg探针，探针尖半径为0.1um，测试材料为 顶层硅为50nm的SOI材料，Hg可与Si薄膜形成欧姆解除，压力传 感器控制探针与半导体薄膜之间的作用力，并能显示出该作用力的具 体数值，作用于探针上的压力作用系统与高弹性弹簧相连，便于控制 作用力，防止瞬间作用力过大。探针定位系统用于控制并确定探针的 高度与XY方向坐标，便于对样品进行测试。测试台上载物台上表面 是具有良好导电性能的金属制备而成，且与屏蔽导线相连，便于对载 物台施加电压、电流。测试台上配有屏蔽盒，屏蔽盒留有与探针密切 配合的孔，便于探针与样品接触。因此，该测试台系统可实现如下功 能，即在样品不接受外界光电千预的条件下，对样品施加相应的电流、 电压，从而对半导体薄膜样品进行电学性能测试。测试结果如图2所 示。
权利要求1. 一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表征的测试系统，包括测试台、测试台架、固定配件、导电载物台及测试屏蔽盒，其特征在于还包括压力控制系统、探针定位系统，测试台上装有导电载物台及测试屏蔽盒，压力控制系统、探针定位系统采用固定配件安装在测试台架上。
2. 根据权利要求1所述的一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表 征的测试系统，其特征在于所述的探针定位系统采用探针高度定位 控制器控制探针在X、 Y、 Z方向移动，压力控制系统主要由压力控制 器、数字显示器、压力传感器、探针接触缓冲器及探针组成。
3. 根据权利要求2所述的一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表征的测试系统，其特征在于所述的探针接触缓冲器由两根弹簧组成。
4. 根据权利要求2所述的一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表征的测试系统，其特征在于探针的材料采用具有良好电导率的金属 及金属合金制成。
5. 根据权利要求1所述的一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表 征的测试系统，其特征在于所述的屏蔽盒是一个对测试台进行屏蔽 的盒状结构，屏蔽盒设有接地装置，该屏蔽盒材料为金属或金属合金。
6. 根据权利要求1所述的一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表 征的测试系统，其特征在于所述的导电载物台活动连接测试台，导 电载物台的表面材料采用良好导电性能的金属制成，并与连接电极的 屏蔽导线相连。
7. 根据权利要求1所述的一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表 征的测试系统，其特征在于该测试台与精密半导体参数分析仪连接。
专利摘要本实用新型涉及半导体领域制造测试领域，具体地是一种用于新型绝缘体上半导体薄膜电学表征的测试系统，包括测试台、测试台架、固定配件、导电载物台及测试屏蔽盒，其特征在于还包括压力控制系统、探针定位系统，测试台上装有导电载物台及测试屏蔽盒，压力控制系统、探针定位系统采用固定配件安装在测试台架上；本实用新型的有益效果是该测试台在样品不接受外界光电干预的条件下便可以对样品施加相应的电流、电压，从而对半导体薄膜样品进行电学性能测试，测试的数据非常精确，而且测试周期短。
文档编号G01R31/00GK201210180SQ20082005801
公开日2009年3月18日 申请日期2008年5月5日 优先权日2008年5月5日
发明者于治水, 佳 何, 张恩霞, 曹阳根, 智 言, 晨 黄 申请人:上海工程技术大学