一种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置，包括脉冲飞秒激光器，其特征在于，所述脉冲飞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镜，所述分光器件右侧具有第四反射镜，所述第一反射镜右侧具有第一聚焦镜，所述第一聚焦镜右侧具有倍频晶体，所述倍频晶体右侧具有准直镜，所述准直镜右侧具有滤光片，所述滤光片右侧具有第二反射镜，所述第二反射镜下方具有第三反射镜，所述第三反射镜斜右上方具有第二聚焦镜，所述第二聚焦镜右上方具有半导体样品及样品固定架。本实用新型将注入光和探测光使用不同波长的飞秒脉冲激光，能够准确高效的测量半导体器件热载流子的寿命。
【专利说明】
一种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及半导体寿命技术领域，具体为一种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，半导体器件在未来将会有良好的发展前景，无论是在移动通信业，无线数据传输业，还是PC机芯片的高需求中，半导体器件的需求均占据了举足轻重的地位。近年来，对超大规模集成电路制造产业而言，随着半导体制造工艺进入深亚微米时代，半导体器件可靠性越来越直接影响着制作的IC芯片的性能和使用寿命。但是，在MOS器件尺寸等比例逐日减小时，器件工作电压等并没有随之减小，从而器件内部的电场强度反而增强了。此时，半导体内部的少数载流子在从外界获得了很大的能量时，即可成为热载流子。热载流子效应所造成的影响，有的是很有用处的。例如n-GaAs中出现的负阻现象，即可用来实现所谓转移电子器件一一一种重要的微波-毫米波器件。又如，利用MOSFET中的热载流子可以向栅氧化层注入的作用，能够制作出存储器。再如，利用热载流子的碰撞电离效应，可以制造出雪崩二极管等器件。
[0003]但是，有的热载流子效应却具有很大的害处。例如在VLSI中，热载流子效应往往就是导致器件和集成电路产生失效的重要原因，所以是需要特别注意和加以防止的。
[0004]因此，如何准确且严格的测量半导体器件热载流子寿命，解决半导体器件和电路可靠性问题，实现超大规模集成电路技术发展的迫切需要，成为目前需要解决的问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0007]—种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置，包括脉冲飞秒激光器，所述脉冲飞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镜，所述分光器件右侧具有第四反射镜，所述第一反射镜右侧具有第一聚焦镜，所述第一聚焦镜右侧具有倍频晶体，所述倍频晶体右侧具有准直镜，所述准直镜右侧具有滤光片，所述滤光片右侧具有第二反射镜，所述第二反射镜下方具有第三反射镜，所述第三反射镜斜右上方具有第二聚焦镜，所述第二聚焦镜右上方具有半导体样品及样品固定架，所述半导体样品左侧具有第三聚焦镜，所述第三聚焦镜左侧具有第五反射镜，所述第四反射镜和第五反射镜上方具有电控位移台，所述电控位移台上放置角锥棱镜，所述角锥棱镜下方左侧放置第四反射镜。
[0008]所述半导体样品左上方具有光电探测器，所述光电探测器右侧放置锁相放大器，所述锁相放大器下方具有计算机。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:该双色飞秒激光器测量半导体器件热载流子寿命的装置对被测样品的制作和材料无严格要求。
【附图说明】
[00?0]图1为本实用新型结构不意图。
[0011 ]图中:1、脉冲飞秒激光器，2、分光器件，3、第一反射镜，4、第一聚焦镜，5、倍频晶体，6、准直镜，7、滤光片，8、第三反射镜，9、第二反射镜，10、第四反射镜，11、第二聚焦镜，12、第五反射镜，13、电控移动台，14、角锥棱镜，15、光电探测器，16、锁相放大器，17、第三聚焦镜，18、半导体样品，19、样品固定架，20、计算机。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0013]请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案:一种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置，包括脉冲飞秒激光器1，用于输出脉冲激光，脉冲飞秒激光器I下方具有分光器件2，分光器件2，用于将脉冲飞秒激光器I输出的脉冲激光分成沿两个方向传输且功率不等的激光束A与激光束B，这两束激光分别为:平行与脉冲激光器输出激光传输方向的激光束A和垂直与脉冲激光器输出光传输方向的激光束B，分光器件2下方具有第一反射镜3，接收并反射激光束A，分光器件2右侧具有第四反射镜10，用于接收并反射激光束B，第一反射镜3右侧具有第一聚焦镜4，第一聚焦镜4右侧具有倍频晶体5，汇聚激光束A并辐照在其右侧倍频晶体5上，生成二次谐波激光束C，倍频晶体5右侧具有准直镜6，用于准直激光束C，准直镜6右侧具有滤光片7，用于滤除非激光束C波长外的其余激光，滤光片7右侧具有第二反射镜9，接收并反射激光束C，第二反射镜9下方具有第三反射镜8，接收并反射激光束C，第三反射镜8斜右上方具有第二聚焦镜11，第二聚焦镜11右上方具有半导体样品18及样品固定架19，汇聚斜入射的激光束C辐照在半导体样品18表面上，半导体样品18左侧具有第三聚焦镜17，第三聚焦镜17左侧具有第五反射镜12，聚焦激光束B并辐照在半导体样品18表面，样品固定架19用来固定半导体样品18，第四反射镜10和第五反射镜12上方具有电控位移台13，电控位移台13由外部计算机控制，按照图示箭头方向移动，产生延迟，第五反射镜12，接收并反射激光束B，电控位移台13上放置角锥棱镜14，接收并反射激光束B，角锥棱镜14下方左侧放置第四反射镜10，半导体样品18左上方具有光电探测器15，探测激光束C反射光的强度变化，光电探测器15右侧放置锁相放大器16，接收光电探测器15发出的信号，锁相放大器I6下方具有计算机20，接收锁相放大器16信号并进行软件处理与操作。
[0014]激光束B通过第三聚焦镜17垂直照射在半导体样品18表面上，激光束A通过倍频晶体5产生倍频激光束C，激光束C经过第二聚焦镜11斜入射在半导体样品18表面，经过聚焦镜聚焦后的激光束B与激光束C的焦点在半导体样品18表面重合。
[0015]电控移动台13的移动改变激光束B到达半导体样品18表面的时间，激光束C的反射强度受到激光束B的影响，光电探测器15探测相应的变化，激光束B的强度高于激光束C的强度;激光束B在样品表面的光斑尺寸大于激光束A的光斑尺寸。
[0016]工作原理:在进行使用和操作时，脉冲飞秒激光器I作为信号发生源，输出飞秒脉冲激光，经由分光器件2分成传输方向相互垂直且能量不同的两束激光束，沿平行与脉冲激光器输出光束传输方向的激光束为激光束A，另一束为激光束B，且保证激光束B的能量大于激光束A的能量。
[0017]激光束A穿过分光器件2后由第一反射镜3反射进入第一聚焦镜4，第一聚焦镜4汇聚激光束A并辐照进入倍频晶体5内，产生二次谐波激光束C，准直镜6准直激光束C，使得激光束C以平行光进行传输，滤光片7滤除非二次谐波激光，之后二次谐波激光束C经过第二反射镜9和第三反射镜8再通过第二聚焦镜11斜辐照在半导体样品18表面上。
[0018]激光束B沿与脉冲飞秒激光器I输出光传输方向垂直的方向上传输，经由第四反射镜10反射进入角锥棱镜14，角锥棱镜14放置与电控位移台13上，通过外部计算机控制沿着图示箭头所指方向运动，使得激光束B相对与激光束A产生延迟，延迟后的激光束B再由第五反射镜12反射进入第三聚焦镜17，第三聚焦镜17汇聚激光束B并垂直辐照在半导体样品18表面上。
[0019]置于半导体样品左上方的光电探测器15激光束C的反射光信号，并将其转化为电信号，并将该电信号传输进入锁相放大器16内，锁相放大器16将软件作用后的信号传输进入计算机20，计算机模拟并计算出结果。
[0020]—束飞秒脉冲激光由脉冲飞秒激光器发出，经过一个分光器件，使得光束分为能量不等的两束激光，一束作为注入光经由电动控制台延迟后聚焦半导体样品表面上，另一束光作为探测光经由倍频晶体产生二次谐波后，再通过聚焦透镜汇聚斜入射在半导体样品表面。探测器探测到的信号传输进入锁相放大器，锁相放大器最终将信号传输进计算机中。
[0021]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置，包括脉冲飞秒激光器(I)，其特征在于，所述脉冲飞秒激光器(I)下方具有分光器件(2)，所述分光器件(2)下方具有第一反射镜(3)，所述分光器件(2)右侧具有第四反射镜(10)，所述第一反射镜(3)右侧具有第一聚焦镜(4)，所述第一聚焦镜(4)右侧具有倍频晶体(5)，所述倍频晶体(5)右侧具有准直镜(6)，所述准直镜(6)右侧具有滤光片(7)，所述滤光片(7)右侧具有第二反射镜(9)，所述第二反射镜(9)下方具有第三反射镜(8)，所述第三反射镜(8)斜右上方具有第二聚焦镜(11)，所述第二聚焦镜(11)右上方具有半导体样品(18)及样品固定架(19)，所述半导体样品(18)左侧具有第三聚焦镜(17)，所述第三聚焦镜(17)左侧具有第五反射镜(12)，所述第四反射镜(10)和第五反射镜(12)上方具有电控位移台(13)，所述电控位移台(13)上放置角锥棱镜(14)，所述角锥棱镜(14)下方左侧放置第四反射镜(10)。2.根据权利要求1所述的一种双色飞秒激光测量半导体器件热载流子寿命的装置，其特征在于，所述半导体样品(18)左上方具有光电探测器(15)，所述光电探测器(15)右侧放置锁相放大器(16)，所述锁相放大器(16)下方具有计算机(20)。
【文档编号】G01R31/26GK205643614SQ201620098957
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】王人林, 程光华, 唐大伟, 孙方远, 孙静, 张国婷
【申请人】北京长城牡丹模具制造有限公司