一用于非接触地测量薄层电荷密度和迁移率的装置（１０）包括一微波源（１６），一圆波导（５０），用于向在一测量位置的一样本（５９），如用于平板显示器的一半导体晶片或板，传输微波功率，用于检测该正向微波功率的一第一检测器（１８），用于检测从该样本反射的微波功率的一第二检测器（２３），和用于检测霍尔效应功率的一第三检测器（９５）。还提供一自动定位子系统（７００），用以在该测试装置（１０）内自动定位一晶片（５９）。该定位系统（７００）包括一第一末端效应器（７０６）和一旋转－提升器（７０４）。该第一末端效应器（７０６）可夹持一薄片元件并将它移动到该测试装置（１０）内的一所需位置，同时该旋转提升器（７０４）提供该薄片元件（５９）的一θ角度逐渐增加的调节，以允许勿需手动调节该薄片元件的位置即可自动绘制一完整的薄片元件的图。一第二末端效应器（７１６）可对着该第一末端效应器（７０６）安装，且可用于在位于装置（１０）的一相对末端的一薄层电阻测验模块（７１８）内自动放置该薄片元件（５９）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及材料的无损测量和制图，特别是使用微波测量半导体晶片和平板显示器中的薄层电荷密度、迁移率和薄层电阻。
技术介绍
使用微波测量砷化镓(GaAs)晶片中薄层电阻的现有装置采用配置有一300欧姆特性阻抗的X波段波导，其不能精确测量具有薄覆盖层(cap layers)的晶片。这样的装置在授予诺曼布瑞丝劳(Norman Braslau)的4,605,893号美国专利中讨论过。这些装置的一个缺点是不能分别测量晶片中多个导电层的特性，该晶片包含该多个导电层，例如，一高电子迁移率晶体管(HEMT)晶片，其包含一二维(2D)沟道层(channel layer)和一覆盖层。因此，在这样的现有系统中为了增加相对于该覆盖层电导的沟道层的迁移率，人们必须在温度低于绝对温度300度下测量薄层电阻和迁移率，例如在绝对温度77度。这些装置还需要复杂的校准程序。用于测量薄层电阻和迁移率的有损技术同样是已知的。但是，这些技术必定损坏被测量的晶片或其他材料。
技术实现思路
用于无损测量薄片材料中迁移率和薄层电阻的装置包括一微波源，一圆波导，被配置以将从该微波源接收的微波传输到一导电薄片材料，比如一半导体晶片或平板显示器，用于接收正向微波功率的一第一检测器，用于检测从该材料反射的微波功率的一第二检测器和用于检测该霍尔效应功率的一第三检测器。一仅传输TE11模式的圆波导被该晶片终止，在该晶片后面1/4波长处设置一短杆(short)。施加一可变磁场垂直于该晶片的平面(且沿着该波导的轴)。在这种配置中，一给定入射TE11波将引起两个反射波。一个是与该入射波相同极化的基本反射波。这被用于测量薄层电阻。另一个反射波由霍尔效应引起。它的极化垂直于前一个波且这可用适当配置的探测器分别检测。用于测量导电薄片材料中迁移率和薄层电阻的装置包括一微波源；一圆波导，被设置成从该微波源接收微波功率；一固定件，适合于在一测量位置放置一薄片材料元件以接收从该圆波导传输的微波功率；一磁体，被设置以在该测量位置产生一磁场；一第一检测器，被设置以检测该微波功率源的功率；一第二检测器，被设置以检测从该测量位置内一薄片材料元件反射的微波功率的功率；和一第三检测器，被设置以检测一霍尔效应微波功率。可以设置一第四检测器以在该测量位置检测磁场强度。该固定件可以具有一表面以及设置在该固定件中的一盘体，所述盘体具有一从所述固定件表面凹进的平表面，所述盘体可绕一轴旋转，该轴大体垂直于所述盘体平表面的平面，以及所述盘体在其中具有一孔，所述孔不与该旋转轴同轴。用于测量导电薄片材料中迁移率和薄层电荷密度的方法包括产生微波功率；向一薄片材料样本接连地传输仅仅TE11模式的所产生的微波功率；在该传输步骤中，施加一选定强度的磁场；在一正向位置检测微波场强度；检测从一导电短杆和一样本中每个反射的微波场强度；检测霍尔效应微波场强度；以及，基于该检测到的微波场强度，计算迁移率和薄层电荷密度的值。揭示了用于测量导电薄片材料中迁移率和薄层电荷密度的一自动处理系统。该系统可以包括一微波源；一波导，被设置以从所述微波源接收微波功率；和一末端效应器，适合于将一薄片材料元件放置在一测量位置以接收从所述圆波导传输的微波功率。该末端效应器可以在一调节位置和一测试位置之间移动，其中，该调节位置是一该薄片材料元件的旋转位置可选择性调节的位置，且该测试位置是使用该波导能在该薄片材料元件上执行至少一个测试的位置。该系统可以进一步包括一磁体，被设置以在该测试位置产生一磁场，一第一检测器以检测该微波功率源的功率，一第二检测器以检测从该测量位置中一薄片材料元件反射的微波功率的功率，和一第三检测器以检测一霍尔效应微波功率。该自动处理系统可进一步包括一被设置以与该薄片材料元件接合的第二末端效应器和一薄层电阻单元，该薄层电阻单元具有用于测量该薄片材料元件的薄层电阻的第一和第二相对设置的线圈，其中该第二末端效应器相对该薄层电阻单元是移动可调节的以使该单元可以在该薄片材料元件上进行多个测量。揭示了用于薄片材料的一固定件，包括用于与一薄片材料元件接合并沿着一第一轴移动它的一末端效应器，使用一第一伺服电动机将该末端效应器进一步设置以绕该第一轴旋转。还包括一旋转-提升器，用于与该薄片材料元件接合并沿着大体垂直于所述第一轴的一第二轴移动它，使用一第二伺服电动机将该旋转-提升器进一步设置以绕该第二轴旋转，其中该末端效应器和该旋转-提升器每个包括用于与一薄片材料元件接合的至少一个真空元件。该固定件可以进一步包括一可调节底座，使用一第三伺服电动机可移动该可调节底座，为了相对该旋转-提升器移动，该末端效应器被安装在该可调节底座上。附图说明图1是依据本专利技术的装置的示意图。图2是依据本专利技术的装置的示意图。图3是依据本专利技术的装置的一部分的视图。图4是图3装置的截面图。图5是依据本专利技术的装置的视图。图5A、5B和5C是依据本专利技术的装置的一部件的视图。图6是依据本专利技术所使用软件的流程图。图7是与图1-5C装置一起使用的一自动晶片处理系统的透视图；图8是图7系统的透视图，连接到图1-5C装置；图9是图7系统的细节视图，图解说明了不同的系统部件；图10是图7系统的一末端效应器的细节视图，与一薄片材料元件接合；图11是图10末端效应器在一旋转位置的细节视图；图12是图10末端效应器和薄片材料元件在一测试位置的细节视图；图13是图10末端效应器和薄片材料元件在一测试后位置的细节视图；图14是图7自动晶片处理系统的透视图，包括一薄层电阻子系统；图15是图14薄层电阻子系统的细节视图；图16是图14子系统的一薄层电阻模块的细节视图；图17是与要被测试的一薄片材料元件接合的图14薄层电阻子系统的一末端效应器的细节视图；图18是配置在该薄层电阻模块内一测试位置中的图17末端效应器和薄片材料元件的细节视图；图19是图14末端效应器和薄片材料元件在一测试后位置的细节视图。具体实施例方式本专利技术包括一用于测量半导体材料中薄层电阻和薄层电荷密度的装置和方法。该装置包括一微波源，其具有与一波导配置耦合的输出，其中少量入射波被改变方向，并且大部分入射波沿着一主分支(main branch)传播。该主分支与一圆波导耦合。该圆波导仅传输TE11(横电1，1)模式的微波功率。该圆波导在一接口处接收功率，且向一测试位置输出功率，该测试位置有一固定件，该固定件用于支承一导电测试元件，例如一短杆，或一要被测试的晶片或其它导电薄片元件。提供一磁体以在该测试位置施加一磁场。在本专利技术的一方法和装置中，薄层电阻和薄层电荷密度的计算要检测至少4个数值。提供一检测器以检测总的微波功率输出。提供一第二检测器以检测一与该入射波极化相同的常规反射波的强度。提供一第三检测器以检测一具有与该入射波相反极化的第二反射波。优选地提供一霍尔效应探测器以检测这被旋转的反射波，其探测器与一定向耦合器电耦合。为了通过破坏性干扰消除在所述检测器处的任何假入射信号，在穿过一可变衰减器和可变移相器后，该入射波的改变方向部分也与这霍尔定向耦合器耦合。然后该霍尔定向耦合器与一检测器耦合。一第四检测器检测该磁场强度。图1和2以示意性地描述了依据本专利技术的装置10的部件。装置10包括可提供具有约10GHz频率的微波的微波源模块15，尽管可以采本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量导电薄片材料中迁移率和薄层电荷密度的装置，包括：一微波源；一第一波导，被设置成从所述微波源接收微波功率；一可调节固定件，适合于可调节地放置一具有多个测量位置的薄片材料元件以接收从所述第一波导传输的微波功率；一磁体，被设置成在测试位置产生一磁场；一第一检测器，用于检测该微波功率源的功率；一第二检测器，用于检测从该测量位置内一薄片材料元件反射的微波功率的功率；一第三检测器，用于检测一霍尔效应微波功率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥斯汀R布卢，迈克尔W布龙科，史蒂文C墨菲，丹恩古延，尼古拉埃伯哈特，杰尔姆C利西尼，威廉祖德弗利特，
申请(专利权)人：美商立海顿电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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