高频光电导衰减法载流子寿命测试仪技术领域
本发明涉及载流子寿命测试领域，尤其涉及一种高频光电导衰减法载流子寿命测
试仪。
背景技术
少数载流子寿命是半导体材料的一个重要参数，半导体材料的少数载流子寿命不
仅可以表征半导体材料的质量，还可以评价器件制造过程中的质量控制，集成电路公司利
用载流子寿命来表征工艺过程的金属沾污程度，并研究造成器件性能下降的原因。因此，随
着集成电路工艺的发展，半导体材料和器件研制单位对载流子寿命的测量要求越来越高。
载流子复合寿命测试仪是半导体材料和器件研究和生产中的重要工具。目前已有
多种载流子复合寿命测试仪器，如直流光电导寿命测试仪等。但现有的寿命测试仪中，大多
数只能对半导体晶体材料的局部区域进行测试，不能对整块半导体晶体材料的载流子寿命
的分布情况进行测量，而半导体晶体材料的测量面积越大则越可更完整更真实地反映材料
的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量范围大、成本低、测量准确的高频光电导衰减法
载流子寿命测试仪。
本发明的一种高频光电导衰减法载流子寿命测试仪的具体技术方案为：
一种高频光电导衰减法载流子寿命测试仪，包括：承载装置，用于置放待测样品；
测试装置，设置在承载装置的上方，包括高频系统和脉冲激光系统，可利用高频光电导衰减
法对承载装置上的样品进行检测；信号采集处理装置，与测试装置中的高频系统相连，用于
接收、处理样品检测时产生的光电导衰减信号。
进一步，承载装置与水平移动装置相连，水平移动装置可控制承载装置在水平方
向上的移动。
进一步，测试装置与竖直移动装置相连，竖直移动装置可控制测试装置在竖直方
向上的移动。
进一步，测试装置中的高频系统采用输出频率为30MHz的正弦波，频率误差小于
10-4，输出功率大于1W。
进一步，测试装置中的脉冲激光系统采用能够贯穿被测样品的脉冲光源，脉冲光
源的关断时间小于待测样品寿命值的一半。
本发明的高频光电导衰减法载流子寿命测试仪的优点在于：
1)高频光电导衰减法原理是基于电容耦合的方式，准确度高，同时此方法不需要
切割样品，测量简便迅速。
2)承载装置与水平移动装置相连，测试装置与竖直移动装置相连，可使承载装置
在水平方向(包括横向和纵向)上移动，测试装置在竖直方向上移动，扩大了检测范围。
附图说明
图1为本发明的高频光电导衰减法载流子寿命测试仪的原理图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种高频
光电导衰减法载流子寿命测试仪做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的高频光电导衰减法载流子寿命测试仪包括：测试装置1、承载
装置2、竖直移动装置3、水平移动装置4和信号采集处理装置5。其中，承载装置2用于置放待
测样品；测试装置1设置在承载装置2的上方，包括脉冲激光系统和高频系统，可利用高频光
电导衰减法对承载装置2上的待测样品进行检测。应注意的是，测试装置中的高频系统要求
输出频率为30MHz的正弦波，频率误差小于10-4，输出功率大于1W；脉冲激光系统要选择合适
的波长光源能减小表面复合的影响，光源能够贯穿被测样品，脉冲光源的关断时间应小于
所测寿命值的一半或更少，对于硅材料，光源波长范围在1.0μm～1.1μm以内的光子能量能
保证体内激发出非平衡载流子。
进一步，测试装置1与竖直移动装置3相连，竖直移动装置3可控制测试装置1在竖
直方向上的移动，承载装置2与水平移动装置4相连，水平移动装置4可控制承载装置2在水
平方向(包括横向和纵向)上的移动。应注意的是，竖直移动装置和水平移动装置可采用直
流无刷伺服电机，每个直流无刷伺服电机处都设有脉冲编码器，在直流无刷伺服电机运动
时，脉冲编码器产生脉冲，这些脉冲反馈到测试控制系统，测试控制系统对这些脉冲进行计
数，并实时地将当前实际脉冲数与设定的脉冲数进行比较，一旦出现差距就进行运动补偿，
从而实现精确定位。
进一步，信号采集处理装置5与测试装置1中的高频系统相连，用于接收、处理样品
检测时产生的光电导衰减信号。其中，信号采集处理装置5可采用现有的结构形式，如信号
采集处理装置中设置有信号放大器、信号转换器等组件，以将光电导衰减信号放大并转换
为数字信号后输出，例如可结合现有的计算机设备，将测量结果以分布图形式输出。
本发明的高频光电导衰减法载流子寿命测试仪的原理为：
在测量时，高频系统产生30MHz左右正弦波，加在被测样品的两端，脉冲激光系统
产生激光，照射到被测样品上，样品中产生非平衡载流子，其电导率增加，同时样品的电阻
减小，因此样品两端的高频电压值下降，使得样品两端的高频信号得到调制。其中，为了改
善测量的效果，样品和电极之间抹上水，以增加两者间的耦合。
当停止光照后，样品中的非平衡载流子按指数规律衰减，逐渐复合而消失，样品两
端电压幅值逐渐回到无光照时的水平，所以高频光电导衰减的工作原理就像调幅广播，因
此可采用与调幅收音机相同的原理对高频光电导信号进行解调，从高频调幅波解调下来的
光电导衰减信号很小，需经过信号采集处理装置进行采集、放大、解调处理。
本发明中的高频光电导衰减法原理是基于电容耦合的方式，准确度高，同时此方
法不需要切割样品，测量简便迅速。此外，应注意的是，本发明中所提到的各种模块、电路均
为由硬件实现的电路，虽然其中某些模块、电路集成了软件，但本发明所要保护的是集成软
件对应的功能的硬件电路，而不仅仅是软件本身。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的
描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明
书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。