一种半导体载流子寿命测试装置及系统的制作方法

1.本发明涉及半导体材料测试的技术领域，尤其是涉及一种半导体载流子寿命测试装置及系统。


背景技术：

2.载流子寿命作为半导体材料的一个重要参数，已作为表征器件性能，太阳能电池效率的重要参考依据。对于硅这样的iv族元素半导体来说，载流子的复合过程绝大部分是通过禁带中间的复合中心进行的。实际的半导体器件中，在半导体材料表面上理想晶格的周期性突然中断，周期势函数的破坏导致在禁带中出现电子能态，即表面态。表面态对半导体器件的特性具有非常重要的影响，特别是对于太阳能电池的性能有很大影响。
3.常用的载流子寿命测试方法如一种晶圆片寿命测试用检测装置主要对氧化后的晶圆片进行钝化、检测，至少包括：用于放置晶圆片的放置台；对氧化后的晶圆片双侧表面进行钝化的钝化部；以及对其中一个被钝化的晶圆片表面进行载流子寿命测试的检测部；其中，钝化部置于放置台两侧，且检测部与其中一个钝化部同侧相邻设置；钝化部和检测部沿晶圆片同一径向方向移动；沿钝化部移动方向，钝化部被置于检测部之前。但是存在如下缺点：需要多个装置分别进行氧化、钝化和测试，测试效率低，不能够实现对半导体实现连续检测，而且通过加热器将密封腔内将温度加热达到400-500℃后氧化，然后再在密封腔内通入氮气冷却，会浪费大量的热量，造成能源损失。


技术实现要素：

4.本发明提供一种半导体载流子寿命测试装置及系统，以解决上述背景技术中提出的不能够将测试装置进行整合，实现对半导体的连续检测，而且不能够对产生的热量进行再利用的问题。
5.本发明提供一种半导体载流子寿命测试装置及系统，采用如下的技术方案：所述测试装置包括加热器、氧气管道、氮气管道和安装于电动滑座上的测试探头和电子喷射器，所述测试装置还包括承载所述加热器、氧气管道、氮气管道和安装于电动滑座上的测试探头和电子喷射器的测试仓体及设置在所述测试仓体内部的转动承载筒，所述转动承载筒的外壁等角度设置多个工件夹，所述转动承载筒和测试仓体之间通过插接于所述测试仓体上的多个隔离仓门分隔成多个单元仓和上料口，
6.所述测试仓体的侧壁安装有传动盒，所述转动承载筒轴心设有贯穿于所述传动盒的驱动轴，所述传动盒的各个输出端均仓门启闭机构连接所述隔离仓门，通过所述传动盒和仓门启闭机构实现多个隔离仓门按顺/逆时针依次单独打开。
7.可选的，所述测试仓体为带有缺口的圆柱状，所述多个单元仓包括加热氧化单元仓、冷却单元仓和测试单元仓，所述上料口位于所述测试仓体的缺口处。
8.通过采用上述技术方案，测试仓体的设计，不但能够便于半导体的上料，而且能够对半导体的测试过程进行加热、氧化、冷却和测试。
9.可选的，所述加热器和氧气管道、氮气管道以及电动滑座按照顺/逆时针方向分别一一对应安装于多个单元仓内。
10.通过采用上述技术方案，便于对半导体测试过程中依次进行进行，提高测试效率。
11.可选的，所述传动盒包括盒体，所述驱动轴贯穿于所述盒体中心处的一端外套设有减速齿轮，所述传动盒的各个输出端包括设置于所述盒体的四角处的第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第三不完全齿轮和第四不完全齿轮，所述驱动轴贯穿于所述盒体中心处的一端外套设的带轮与所述第二不完全齿轮轴上带轮通过第一传动带连接，所述第二不完全齿轮和第三不完全齿轮之间、第三不完全齿轮和第四不完全齿轮之间和第四不完全齿轮和第一传动带之间通过带轮和第二传动带连接，所述第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第三不完全齿轮和第四不完全齿轮的一侧均啮合有所述仓门启闭机构。
12.通过采用上述技术方案，通过驱动轴同步带动第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第三不完全齿轮和第四不完全齿轮进行动作，实现通过仓门启闭机构带动隔离仓门打开和关闭。
13.可选的，所述第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第三不完全齿轮和第四不完全齿轮外壁的不完全轮齿朝同一方向设置，且所述不完全轮齿的布置范围α控制在45
°
＜α＜90
°
。
14.通过采用上述技术方案，实现多个隔离仓门按顺/逆时针依次单独打开，存在隔离仓门全部关闭或者其中一个隔离仓门打开时，其余隔离仓门关闭。
15.可选的，所述仓门启闭机构包括位于所述测试仓体侧壁的多个导向杆，每个所述导向杆的一端连接有限位挡板，每个所述隔离仓门延伸出所述测试仓体的一侧与所述限位挡板连接，所述测试仓体的侧壁上固定有弹簧安装座，所述限位挡板与所述弹簧安装座之间连接有弹簧，所述导向杆远离限位挡板的一端设有贯穿于所述传动盒的齿条，所述第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第三不完全齿轮和第四不完全齿轮分别与多个所述限位挡板的齿条一一对应相配合连接。
16.通过采用上述技术方案，在第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第三不完全齿轮或者第四不完全齿轮与一侧的限位挡板的齿条啮合时，会带动该侧的限位挡板上移，从而实现隔离仓门的打开，然后，不完全轮齿不与齿条啮合时，隔离仓门会在弹簧的作用下关闭。
17.可选的，一种半导体载流子寿命测试系统，包括所述的一种半导体载流子寿命测试装置，还包括氮/氧泵、电源、驱动电机和温度传感器，通过所述氮/氧泵与氧气管道或氮气管道连接，所述驱动电机用于根据角度控制或者位置控制驱动所述转动承载筒间歇式转动，所述电源提供电力，所述温度传感器用于监测加热或者冷却的温度。
18.综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：
19.1、本发明通过将半导体测试的各个装置和系统集中于测试仓体上，并通过带动转动承载筒上的半导体依次在多个单元仓内进行加热、氧化、冷却和测试，测试效率高，能够实现对半导体实现连续检测，成本低。
20.2、本发明通过在多个单元仓内设置隔离仓门，能够将多个单元仓内隔离，而在半导体测试过程中，多个隔离仓门按顺/逆时针依次单独打开，减小加热、冷却及测试之间的影响，避免能源的浪费。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明结构示意图；
23.图2为本发明图1的内部结构示意图；
24.图3为本发明传动盒内部结构示意图；
25.图4为本发明第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第三不完全齿轮和第四不完全齿轮按如图3的布置方向平移至同轴设置的示意图；
26.图5为本发明仓门启闭机构结构示意图；
27.图6为本发明图2的右上视图；
28.图7为本发明系统结构示意图。
29.附图标记说明：1、测试仓体；101、加热氧化单元仓；102、冷却单元仓；103、测试单元仓；2、传动盒；201、盒体；202、减速齿轮；203、第一不完全齿轮；204、第二不完全齿轮；205、第三不完全齿轮；206、第四不完全齿轮；207、第一传动带；208、第二传动带；209、不完全轮齿；3、驱动轴；4、转动承载筒；5、隔离仓门；6、仓门启闭机构；601、限位挡板；602、导向杆；603、弹簧安装座；604、弹簧；605、齿条；7、工件夹；8、加热器；9、氧气管道；10、氮气管道；11、电动滑座；12、测试探头；13、电子喷射器；14、氮/氧泵；15、电源；16、驱动电机；17、温度传感器。
具体实施方式
30.以下结合附图1-7对本发明作进一步详细说明。
31.实施例一
32.参照图1，本发明公开一种半导体载流子寿命测试装置，测试装置主体采用为带有缺口的圆柱状的测试仓体1，便于将将半导体测试的各个装置和系统集中于测试仓体1上，以实现半导体的连续检测和能源的浪费，具体使用时可以安装于支架上，参照图1和图2，在测试仓体1内安装转动承载筒4，转动承载筒4可与测试仓体1同轴设置，然后在转动承载筒4的外壁等角度设置四个工件夹7，工件夹7采用现有产品，用于安装需要测试的半导体，还包括隔离仓门5，并通过四个隔离仓门5将测试仓体1和转动承载筒4之间的空间划分为加热氧化单元仓101、冷却单元仓102和测试单元仓103，隔离仓门5能够在闭合时进行密封，减少各个单元仓的影响，将加热氧化单元仓101、冷却单元仓102和测试单元仓103沿顺时针方向，然后缺口置于测试仓体1的下方，通过缺口处便于对半导体安装在工件夹7上，
33.对于现有的测试装置：加热器8、氧气管道9、氮气管道10和安装于电动滑座11上的测试探头12和电子喷射器13，将加热器8和氧气管道9安装于加热氧化单元仓101内，将氮气管道10安装于冷却单元仓102内，将电动滑座11上的测试探头12和电子喷射器13安装在测试单元仓103内，电动滑座11沿半导体的长度方向布置，便于控制测试探头12和电子喷射器13沿一定速度移动，电子喷射器13对半导体钝化后通过测试探头12测试的原理为现有技术，再次不多做赘述。
34.由于转动承载筒4轴心设有贯穿于传动盒2的驱动轴3，启动驱动轴3时，驱动轴3在控制转动承载筒4旋转工作时，会通过传动盒2的四个输出端控制一侧的仓门启闭机构6进行动作，从而带动四个隔离仓门5进行动作，
35.对于隔离仓门5动作模式采用：通过传动盒2和仓门启闭机构6实现四个隔离仓门5按顺/逆时针依次单独打开，减小加热、冷却及测试之间的影响，避免能源的浪费。
36.本发明的一种半导体载流子寿命测试装置的实施工作原理为：
37.使用时，启动测试装置，将位于测试仓体1下方缺口处的工件夹7上安装半导体，然后通过驱动轴3驱动转动承载筒4进行旋转，当工件夹7上的半导体旋转至加热氧化单元仓101前，该侧的隔离仓门5单独打开，然后在半导体进入到加热氧化单元仓101内后，该侧的隔离挡门5自动关闭，当工件夹7上的半导体旋转至加热、氧化处驱动轴3停止旋转，进行加热氧化处理，加热氧化处理完成后，然后通过驱动轴3继续驱动转动承载筒4进行旋转，当工件夹7上的半导体旋转至冷却单元仓102前，该侧的隔离仓门5单独打开，然后在半导体进入到冷却单元仓102内后，该侧的隔离挡门5自动关闭，当工件夹7上的半导体旋转至冷却处驱动轴3停止旋转，进行冷却处理，冷却处理完成后，然后通过驱动轴3继续驱动转动承载筒4进行旋转，当工件夹7上的半导体旋转至测试单元仓103前，该侧的隔离仓门5单独打开，然后在半导体进入到测试单元仓103内后，该侧的隔离挡门5自动关闭，当工件夹7上的半导体旋转至冷却处驱动轴3停止旋转，进行测试处理，测试处理完成后，通过驱动轴3继续驱动转动承载筒4进行旋转，将测试后的工件夹7上的半导体旋转至缺口处进行下料，上述为一个半导体工件在测试仓体1内的测试过程，由于本发明在转动承载筒4的外壁等角度设置四个工件夹7，即该半导体进行加热氧化时，上一个半导体进行上料；该半导体进行冷却时，上一个半导体进行加热氧化，如此操作，测试效率高，能够实现对半导体实现连续检测，成本低。
38.具体的，参照图3，传动盒2主体采用的盒体201固定于测试仓体1的一侧，可采用圆盘形状，位于转动承载筒4内的驱动轴3的一端贯穿于盒体201中心处，此端部用于动力端，通过在动力端外套设有减速齿轮202，在通过外部电机驱动时进行减速，通过在盒体201的四角处分别设置第一不完全齿轮203、第二不完全齿轮204、第三不完全齿轮205和第四不完全齿轮206，作为通过仓门启闭机构6控制隔离仓门5开启的直接驱动件，为了实现第一不完全齿轮203、第二不完全齿轮204、第三不完全齿轮205和第四不完全齿轮206的同步运动，将驱动轴3贯穿于盒体201中心处的一端外套设的带轮与第二不完全齿轮204轴上带轮通过第一传动带207连接，第二不完全齿轮204和第三不完全齿轮205之间、第三不完全齿轮205和第四不完全齿轮206之间和第四不完全齿轮206和第一传动带207之间通过带轮和第二传动带208连接，这样驱动轴3在旋转时，第一不完全齿轮203、第二不完全齿轮204、第三不完全齿轮205和第四不完全齿轮206可转动，以控制仓门启闭机构6动作。
39.参照图4，第一不完全齿轮203、第二不完全齿轮204、第三不完全齿轮205和第四不完全齿轮206外壁的不完全轮齿209朝同一方向设置，且不完全轮齿209的布置范围α控制在45
°
＜α＜90
°
，由于隔离仓门5的内端均朝向驱动轴3，为实现隔离仓门5的启闭，将仓门启闭机构6与隔离仓门5平行设置，就导致四个仓门启闭机构6之间互呈直角，所以第一不完全齿轮203、第二不完全齿轮204、第三不完全齿轮205和第四不完全齿轮206外壁的不完全轮齿209朝同一方向设置，能够实现第一不完全齿轮203在带动第一不完全齿轮203一侧的仓门启闭机构6动作时，其余仓门启闭机构6动作，然后，再依次通过第二不完全齿轮204、第三不
完全齿轮205和第四不完全齿轮206带动第二不完全齿轮204、第三不完全齿轮205和第四不完全齿轮206一侧的仓门启闭机构6动作，实现四个隔离仓门5依次单独打开。
40.而为了避免相邻两个隔离仓门5中其中一个未关闭另一个开启或者其中一个刚启动关闭另一个刚开启的状态，将不完全轮齿209的布置范围α控制在45
°
＜α＜90
°
，本实施例不完全轮齿209的布置范围可以采用60
°
，能够提供一个隔离仓门5关闭时间段后，在将另一个隔离仓门5开启。
41.当然，为了避免在加热氧化单元仓101和冷却单元仓102之间的隔离仓门5打开时，加热氧化单元仓101内的热量进入到冷却单元仓102过多，用于控制该处仓门启闭机构6的不完全轮齿尽量小，为了避免加热氧化单元仓101、冷却单元仓102和测试单元仓103之间的干扰，用于控制位于冷却单元仓102和测试单元仓103之间该处仓门启闭机构6的不完全轮齿尽量小，还可以在测试仓体1上设置气体回收装置等，在进行检测后进行气体回收后，再启动下一步骤的测试动作。
42.参照图5和图6，仓门启闭机构6包括位于测试仓体1两侧壁均设置四个导向杆602，每个隔离仓门5延伸出测试仓体1的一侧与限位挡板601连接，通过在每个导向杆602的一端连接有限位挡板601，限位挡板601能够对隔离仓门5延伸出测试仓体1的间隙进行保护，测试仓体1的侧壁上固定有弹簧安装座603，限位挡板601与弹簧安装座603之间连接有弹簧604，弹簧604用于在隔离仓门5打开时复位的弹力，导向杆602远离限位挡板601的一端设有贯穿于传动盒2的齿条605，通过第一不完全齿轮203、第二不完全齿轮204、第三不完全齿轮205和第四不完全齿轮206分别与四个限位挡板601的齿条605一一对应相配合连接，当不完全轮齿209与齿条605啮合时，会带动带有该齿条605的限位挡板601动作，而不完全轮齿209不与齿条605啮合时，隔离仓门5会在弹簧604的作用下关闭，
43.实施例二
44.参照图7，一种半导体载流子寿命测试系统，包括实施例一的一种半导体载流子寿命测试装置，还包括氮/氧泵14、电源15、驱动电机16和温度传感器17，当然还包括角传感器或者位置传感器、计时模块等，通过氮/氧泵14与氧气管道9或氮气管道10连接，通过氮泵便于将氮气通过氮气管道10通入到冷却单元仓102内，或者抽出，通过氧泵便于将氧气通过氧气管道9通入到加热氧化单元仓101内，或者抽出，驱动电机16用于根据角度控制或者位置控制驱动转动承载筒4间歇式转动，驱动电机16控制驱动轴3启停的位置可以根据实际需求通过角传感器或者位置传感器进行检测，然后启停的时间则通过计时模块进行控制，驱动电机16的控制驱动轴3的动作原理为现有技术，在此不再赘述，对于电源15提供测试装置和系统其他用电单元的电力，温度传感器17用于监测加热或者冷却的温度。
45.以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。