一種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置，包括脈沖飛秒激光器，其特征在于，所述脈沖飛秒激光器下方具有分光器件，所述分光器件下方具有第一反射鏡，所述分光器件右側(cè)具有第四反射鏡，所述第一反射鏡右側(cè)具有第一聚焦鏡，所述第一聚焦鏡右側(cè)具有倍頻晶體，所述倍頻晶體右側(cè)具有準(zhǔn)直鏡，所述準(zhǔn)直鏡右側(cè)具有濾光片，所述濾光片右側(cè)具有第二反射鏡，所述第二反射鏡下方具有第三反射鏡，所述第三反射鏡斜右上方具有第二聚焦鏡，所述第二聚焦鏡右上方具有半導(dǎo)體樣品及樣品固定架。本實(shí)用新型將注入光和探測(cè)光使用不同波長(zhǎng)的飛秒脈沖激光，能夠準(zhǔn)確高效的測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子的壽命。
【專利說明】
一種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體壽命技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件在未來將會(huì)有良好的發(fā)展前景，無論是在移動(dòng)通信業(yè)，無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)，還是PC機(jī)芯片的高需求中，半導(dǎo)體器件的需求均占據(jù)了舉足輕重的地位。近年來，對(duì)超大規(guī)模集成電路制造產(chǎn)業(yè)而言，隨著半導(dǎo)體制造工藝進(jìn)入深亞微米時(shí)代，半導(dǎo)體器件可靠性越來越直接影響著制作的IC芯片的性能和使用壽命。但是，在MOS器件尺寸等比例逐日減小時(shí)，器件工作電壓等并沒有隨之減小，從而器件內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度反而增強(qiáng)了。此時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)部的少數(shù)載流子在從外界獲得了很大的能量時(shí)，即可成為熱載流子。熱載流子效應(yīng)所造成的影響，有的是很有用處的。例如n-GaAs中出現(xiàn)的負(fù)阻現(xiàn)象，即可用來實(shí)現(xiàn)所謂轉(zhuǎn)移電子器件一一一種重要的微波-毫米波器件。又如，利用MOSFET中的熱載流子可以向柵氧化層注入的作用，能夠制作出存儲(chǔ)器。再如，利用熱載流子的碰撞電離效應(yīng)，可以制造出雪崩二極管等器件。
[0003]但是，有的熱載流子效應(yīng)卻具有很大的害處。例如在VLSI中，熱載流子效應(yīng)往往就是導(dǎo)致器件和集成電路產(chǎn)生失效的重要原因，所以是需要特別注意和加以防止的。
[0004]因此，如何準(zhǔn)確且嚴(yán)格的測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命，解決半導(dǎo)體器件和電路可靠性問題，實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的迫切需要，成為目前需要解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置，包括脈沖飛秒激光器，所述脈沖飛秒激光器下方具有分光器件，所述分光器件下方具有第一反射鏡，所述分光器件右側(cè)具有第四反射鏡，所述第一反射鏡右側(cè)具有第一聚焦鏡，所述第一聚焦鏡右側(cè)具有倍頻晶體，所述倍頻晶體右側(cè)具有準(zhǔn)直鏡，所述準(zhǔn)直鏡右側(cè)具有濾光片，所述濾光片右側(cè)具有第二反射鏡，所述第二反射鏡下方具有第三反射鏡，所述第三反射鏡斜右上方具有第二聚焦鏡，所述第二聚焦鏡右上方具有半導(dǎo)體樣品及樣品固定架，所述半導(dǎo)體樣品左側(cè)具有第三聚焦鏡，所述第三聚焦鏡左側(cè)具有第五反射鏡，所述第四反射鏡和第五反射鏡上方具有電控位移臺(tái)，所述電控位移臺(tái)上放置角錐棱鏡，所述角錐棱鏡下方左側(cè)放置第四反射鏡。
[0008]所述半導(dǎo)體樣品左上方具有光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器右側(cè)放置鎖相放大器，所述鎖相放大器下方具有計(jì)算機(jī)。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:該雙色飛秒激光器測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置對(duì)被測(cè)樣品的制作和材料無嚴(yán)格要求。
【附圖說明】
[00?0]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0011 ]圖中:1、脈沖飛秒激光器，2、分光器件，3、第一反射鏡，4、第一聚焦鏡，5、倍頻晶體，6、準(zhǔn)直鏡，7、濾光片，8、第三反射鏡，9、第二反射鏡，10、第四反射鏡，11、第二聚焦鏡，12、第五反射鏡，13、電控移動(dòng)臺(tái)，14、角錐棱鏡，15、光電探測(cè)器，16、鎖相放大器，17、第三聚焦鏡，18、半導(dǎo)體樣品，19、樣品固定架，20、計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0013]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案:一種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置，包括脈沖飛秒激光器1，用于輸出脈沖激光，脈沖飛秒激光器I下方具有分光器件2，分光器件2，用于將脈沖飛秒激光器I輸出的脈沖激光分成沿兩個(gè)方向傳輸且功率不等的激光束A與激光束B，這兩束激光分別為:平行與脈沖激光器輸出激光傳輸方向的激光束A和垂直與脈沖激光器輸出光傳輸方向的激光束B，分光器件2下方具有第一反射鏡3，接收并反射激光束A，分光器件2右側(cè)具有第四反射鏡10，用于接收并反射激光束B，第一反射鏡3右側(cè)具有第一聚焦鏡4，第一聚焦鏡4右側(cè)具有倍頻晶體5，匯聚激光束A并輻照在其右側(cè)倍頻晶體5上，生成二次諧波激光束C，倍頻晶體5右側(cè)具有準(zhǔn)直鏡6，用于準(zhǔn)直激光束C，準(zhǔn)直鏡6右側(cè)具有濾光片7，用于濾除非激光束C波長(zhǎng)外的其余激光，濾光片7右側(cè)具有第二反射鏡9，接收并反射激光束C，第二反射鏡9下方具有第三反射鏡8，接收并反射激光束C，第三反射鏡8斜右上方具有第二聚焦鏡11，第二聚焦鏡11右上方具有半導(dǎo)體樣品18及樣品固定架19，匯聚斜入射的激光束C輻照在半導(dǎo)體樣品18表面上，半導(dǎo)體樣品18左側(cè)具有第三聚焦鏡17，第三聚焦鏡17左側(cè)具有第五反射鏡12，聚焦激光束B并輻照在半導(dǎo)體樣品18表面，樣品固定架19用來固定半導(dǎo)體樣品18，第四反射鏡10和第五反射鏡12上方具有電控位移臺(tái)13，電控位移臺(tái)13由外部計(jì)算機(jī)控制，按照?qǐng)D示箭頭方向移動(dòng)，產(chǎn)生延遲，第五反射鏡12，接收并反射激光束B，電控位移臺(tái)13上放置角錐棱鏡14，接收并反射激光束B，角錐棱鏡14下方左側(cè)放置第四反射鏡10，半導(dǎo)體樣品18左上方具有光電探測(cè)器15，探測(cè)激光束C反射光的強(qiáng)度變化，光電探測(cè)器15右側(cè)放置鎖相放大器16，接收光電探測(cè)器15發(fā)出的信號(hào)，鎖相放大器I6下方具有計(jì)算機(jī)20，接收鎖相放大器16信號(hào)并進(jìn)行軟件處理與操作。
[0014]激光束B通過第三聚焦鏡17垂直照射在半導(dǎo)體樣品18表面上，激光束A通過倍頻晶體5產(chǎn)生倍頻激光束C，激光束C經(jīng)過第二聚焦鏡11斜入射在半導(dǎo)體樣品18表面，經(jīng)過聚焦鏡聚焦后的激光束B與激光束C的焦點(diǎn)在半導(dǎo)體樣品18表面重合。
[0015]電控移動(dòng)臺(tái)13的移動(dòng)改變激光束B到達(dá)半導(dǎo)體樣品18表面的時(shí)間，激光束C的反射強(qiáng)度受到激光束B的影響，光電探測(cè)器15探測(cè)相應(yīng)的變化，激光束B的強(qiáng)度高于激光束C的強(qiáng)度;激光束B在樣品表面的光斑尺寸大于激光束A的光斑尺寸。
[0016]工作原理:在進(jìn)行使用和操作時(shí)，脈沖飛秒激光器I作為信號(hào)發(fā)生源，輸出飛秒脈沖激光，經(jīng)由分光器件2分成傳輸方向相互垂直且能量不同的兩束激光束，沿平行與脈沖激光器輸出光束傳輸方向的激光束為激光束A，另一束為激光束B，且保證激光束B的能量大于激光束A的能量。
[0017]激光束A穿過分光器件2后由第一反射鏡3反射進(jìn)入第一聚焦鏡4，第一聚焦鏡4匯聚激光束A并輻照進(jìn)入倍頻晶體5內(nèi)，產(chǎn)生二次諧波激光束C，準(zhǔn)直鏡6準(zhǔn)直激光束C，使得激光束C以平行光進(jìn)行傳輸，濾光片7濾除非二次諧波激光，之后二次諧波激光束C經(jīng)過第二反射鏡9和第三反射鏡8再通過第二聚焦鏡11斜輻照在半導(dǎo)體樣品18表面上。
[0018]激光束B沿與脈沖飛秒激光器I輸出光傳輸方向垂直的方向上傳輸，經(jīng)由第四反射鏡10反射進(jìn)入角錐棱鏡14，角錐棱鏡14放置與電控位移臺(tái)13上，通過外部計(jì)算機(jī)控制沿著圖示箭頭所指方向運(yùn)動(dòng)，使得激光束B相對(duì)與激光束A產(chǎn)生延遲，延遲后的激光束B再由第五反射鏡12反射進(jìn)入第三聚焦鏡17，第三聚焦鏡17匯聚激光束B并垂直輻照在半導(dǎo)體樣品18表面上。
[0019]置于半導(dǎo)體樣品左上方的光電探測(cè)器15激光束C的反射光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并將該電信號(hào)傳輸進(jìn)入鎖相放大器16內(nèi)，鎖相放大器16將軟件作用后的信號(hào)傳輸進(jìn)入計(jì)算機(jī)20，計(jì)算機(jī)模擬并計(jì)算出結(jié)果。
[0020]—束飛秒脈沖激光由脈沖飛秒激光器發(fā)出，經(jīng)過一個(gè)分光器件，使得光束分為能量不等的兩束激光，一束作為注入光經(jīng)由電動(dòng)控制臺(tái)延遲后聚焦半導(dǎo)體樣品表面上，另一束光作為探測(cè)光經(jīng)由倍頻晶體產(chǎn)生二次諧波后，再通過聚焦透鏡匯聚斜入射在半導(dǎo)體樣品表面。探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)傳輸進(jìn)入鎖相放大器，鎖相放大器最終將信號(hào)傳輸進(jìn)計(jì)算機(jī)中。
[0021]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置，包括脈沖飛秒激光器(I)，其特征在于，所述脈沖飛秒激光器(I)下方具有分光器件(2)，所述分光器件(2)下方具有第一反射鏡(3)，所述分光器件(2)右側(cè)具有第四反射鏡(10)，所述第一反射鏡(3)右側(cè)具有第一聚焦鏡(4)，所述第一聚焦鏡(4)右側(cè)具有倍頻晶體(5)，所述倍頻晶體(5)右側(cè)具有準(zhǔn)直鏡(6)，所述準(zhǔn)直鏡(6)右側(cè)具有濾光片(7)，所述濾光片(7)右側(cè)具有第二反射鏡(9)，所述第二反射鏡(9)下方具有第三反射鏡(8)，所述第三反射鏡(8)斜右上方具有第二聚焦鏡(11)，所述第二聚焦鏡(11)右上方具有半導(dǎo)體樣品(18)及樣品固定架(19)，所述半導(dǎo)體樣品(18)左側(cè)具有第三聚焦鏡(17)，所述第三聚焦鏡(17)左側(cè)具有第五反射鏡(12)，所述第四反射鏡(10)和第五反射鏡(12)上方具有電控位移臺(tái)(13)，所述電控位移臺(tái)(13)上放置角錐棱鏡(14)，所述角錐棱鏡(14)下方左側(cè)放置第四反射鏡(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙色飛秒激光測(cè)量半導(dǎo)體器件熱載流子壽命的裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體樣品(18)左上方具有光電探測(cè)器(15)，所述光電探測(cè)器(15)右側(cè)放置鎖相放大器(16)，所述鎖相放大器(16)下方具有計(jì)算機(jī)(20)。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK205643614SQ201620098957
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日
【發(fā)明人】王人林, 程光華, 唐大偉, 孫方遠(yuǎn), 孫靜, 張國(guó)婷
【申請(qǐng)人】北京長(zhǎng)城牡丹模具制造有限公司