[發(fā)明專利]一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811529305.6
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109490744A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 蔡微;凌賢長
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 武漢維盾知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 42244
• 代理人: 彭永念

1.一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括給進機構、樣品測試臺(2)、測量模塊(3)、鎖相放大器(4)、計算機(5)；

所述給進機構的驅動器(6)連接計算機(5)，給進機構用于自動傳送PN結器件到樣品測試臺(2)；所述樣品測試臺(2)連接測量模塊(3)，樣品測試臺(2)上設有固定壓片(7)，用于固定PN結器件的兩端并和PN結器件電極之間電學接觸；所述樣品測試臺(2)連接測量模塊(3)；所述測量模塊(3)連接鎖相放大器(4)，所述鎖相放大器(4)連接計算機(5)。

2.根據(jù)權利要求1所述一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述給進機構包括：

用于裝設有待測試的PN結器件的樣品卷盤(1.1)，

用于引導PN結器件的引導轉輪(1.2)；

用于卷收已測試完的PN結器件的測試卷盤(1.3)；

所述樣品卷盤(1.1)連接第一旋轉機構；

所述測試卷盤(1.3)連接第二旋轉機構，所述第二旋轉機構通過步進電機連接驅動器(6)，所述驅動器(6)通過RS232串口或USB通信接口連接計算機(5)。

3.根據(jù)權利要求1所述一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述樣品測試臺(2)包括一個具有絕緣表面和PN結器件固定槽的底座，以及用于固定PN結器件及兩端電極的一組彈性壓片。

4.根據(jù)權利要求1所述一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述測量模塊(3)包括：

用于與樣品測試臺(2)連接的測試電路；

用于量化計算的標準電容C₀；

用于對PN結器件進行檢測的測量回路；

提供鎖相放大器(4)的信號通道接口和參考通道接口；

基本的接口電路包括測試器件與標準電容C₀的串聯(lián)回路；鎖相放大器(4)的參考信號作為整個回路的激勵信號；標準電容C₀上的分壓信號作為鎖相放大器(4)的測量信號；測量信號與鎖相放大器(4)之間采用電壓跟隨器作為連接緩沖模塊。

5.根據(jù)權利要求1所述一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述計算機(5)，用于實現(xiàn)鎖相放大器(4)的運行參數(shù)設置、PN結器件偏壓控制、循環(huán)測量參數(shù)、測量信號采集、數(shù)據(jù)可視化。

6.一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量方法，其特征在于：測量模塊(3)通過固定壓片(7)采集的PN結器件微弱電壓信號，換算為PN結器件的結電容并可實時顯示出PN結器件偏置電壓-結電容的關系曲線；進一步對曲線可進行自動參數(shù)變換及擬合；并根據(jù)所擬合直線結果的相關系數(shù)大小來判斷PN結的類型；由其類型對應的物理模型換算PN結器件的雜質(zhì)濃度分布系數(shù)或濃度梯度系數(shù)。

7.根據(jù)權利要求6所述一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：設置鎖相放大器(4)的一個模擬輸出端，作為待測PN結器件的反向偏置電壓，設置鎖相放大器(4)的工作參數(shù)、以及循環(huán)測試的工作參數(shù)；

步驟二：對于一個PN結器件，開始測量的工作：逐次改變偏置電壓值，等待相應的積分時間，讀取鎖相信號通道的信號幅值；結合測量模塊(3)中標準電容C₀的值和阻抗分壓的比例關系，將測量信號轉換為PN結器件結電容值；

步驟三：計算機(5)存儲偏置電壓與結電容的關系數(shù)據(jù)并在界面繪制曲線；同時將結電容原始數(shù)據(jù)轉換為電容平方倒數(shù)和電容三次方倒數(shù)與偏置電壓之間的關系，再分別對變換的數(shù)據(jù)進行線性擬合；

步驟四：根據(jù)擬合結果得到的相關系數(shù)大小，自動判斷PN結的類型，包括：突變結及線性緩變結，如歸為突變結模型，則計算出PN結器件低摻雜一側雜質(zhì)濃度分布系數(shù)；如歸為線性緩變結模型，則計算PN結器件的濃度梯度系數(shù)。

8.根據(jù)權利要求6所述一種PN結器件雜質(zhì)濃度/濃度梯度自動測量方法，其特征在于：進行大量樣品自動測量時，還能夠按相關系數(shù)自動給出同一批樣品的類型分布。