【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯片测试，特别是一种gaas芯片的样品测试方法及系统。
技术介绍
1、半导体材料在现代电子和光电子工业中占据着至关重要的地位，其中砷化镓(gaas)作为一种直接带隙半导体材料，因其卓越的光电性能、高速开关特性以及优异的热稳定性，在射频器件、光电探测器、太阳能电池以及光纤通信等领域有着广泛应用。
2、根据申请号为cn202310230390.0的专利技术专利，提供了一种芯片测试系统，包括了芯片外观测试、rf功率检查、芯片电流测试、可靠性测试、转换速度性能指标测试以及测试学习终端，但无法为半导体芯片提供带隙能量的测试。
3、带隙能量是半导体材料的一个基本物理参数，它决定了半导体能带结构中电子从价带跃迁到导带所需的最小能量。对于gaas这样的i i i-v族化合物半导体而言，其带隙宽度为大约1.42ev，这一特性直接影响了其在光电转换、微电子和光电子等领域的应用设计。例如，在太阳能电池中，带隙能量决定着材料能够吸收何种波长的光子，并转化为电荷载流子；在激光器或发光二极管中，则关系到器件的工作波长和效率。
4、可实际制备的gaas芯片可能因掺杂不均匀或存在缺陷而使实际带隙能量与理论值有所偏差，通过对芯片进行光谱测试并计算带隙能量，可以评估芯片质量以及相关制造工艺的稳定性与成熟度，因此需要一种对芯片进行带隙能量测试的测试方法及系统。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种gaas芯片的样品测试系统，包括：控制中
2、固定模块，用于固定gaas芯片样品并将gaas芯片样品的电极与源测量单元进行电气连接；
3、源测量单元，用于对gaas芯片样品施加偏置电压；
4、可调谐光源模块，用于提供稳定且波长连续可调的单模光束；
5、光学耦合模块，用于将所述单模光束耦合到gaas芯片样品上；
6、光电探测及转换模块，用于收集gaas芯片样品在不同波长的单模光束下的光电流信号并转换为电压信号；
7、数据采集及处理模块，用于采集记录所述光电探测及转换模块输出的各电压信号以及所述可调谐光源模块输出的对应的单模光束的波长，并绘制光电流谱曲线；
8、带隙能量分析模块，用于根据所述数据采集及处理模块绘制的光电流谱曲线分析当前gaas芯片样品的带隙能量e，具体为：
9、根据所述光电流谱曲线识别截止波长λ，并根据所述截止波长λ分析当前gaas芯片样品的带隙能量e；e＝h*c/λ；其中，h表示普朗克常数，c表示光速；
10、所述截止波长λ为在所述光电流谱曲线中，电压信号随着波长减小而急剧增大的拐点位置所对应的波长。
11、进一步地，所述固定模块包括样品台和电极连接模块；所述电极连接模块包括探针卡和源测量单元接口；
12、所述样品台用于承载和固定gaas芯片样品；所述探针卡用于将金属探针精确地接触到芯片上的电极实现电气接触；源测量单元接口用于连接所述源测量单元的输出端口。
13、进一步地，所述可调谐光源模块采用可调谐激光器；所述可调谐激光器包括激光源、波长调节单元、功率调节单元和温度调节单元；
14、所述激光源用于发射光束；所述波长调节单元用于调节输出波长；所述功率调节单元用于稳定输出光强；所述温度调节单元用于来稳定输出波长。
15、进一步地，所述光电探测及转换模块包括光电探测器、跨阻放大器和模数转换器；
16、所述光电探测器用于采集gaas芯片样品在不同波长的单模光束下的光电流信号；
17、所述跨阻放大器用于将所述光电流信号转换为电压信号后进行放大；
18、所述模数转换器用于将放大的模拟电压信号转换成数字电压信号。
19、进一步地，所述光电流谱曲线以单模光束波长为横坐标，以数字电压信号为纵坐标进行绘制。
20、进一步地，还包括异常告警模块，用于判断当前gaas芯片样品的带隙能量e是否异常；若|e-1.42|>设定阈值，则表示当前gaas芯片样品的带隙能量异常，并发出告警信息。
21、进一步地，还包括温度控制模块，用于控制gaas芯片样品在测试过程中的测试环境维持在20至30摄氏度之间。
22、进一步地，还包括表面缺陷检测模块，与所述控制中心通信连接，用于对gaas芯片样品进行表面缺陷检测；
23、所述表面缺陷检测模块包括：图像采集模块、预处理模块、分割模块和缺陷判断模块；
24、所述图像采集模块用于获取gaas芯片样品表面的彩色图像；
25、所述预处理模块用于对将所述彩色图像转换为灰度图像；
26、所述分割模块用于将所述灰度图像通过设定第一阈值转为一号二值化图像以及将所述预处理后的灰度图像通过设定第二阈值转为二号二值化图像；
27、所述一号二值化图像的白色区域为第一正常区域，黑色区域为第一疑似缺陷区域；所述二号二值化图像的黑色区域为第二正常区域，白色区域为第二疑似缺陷区域；
28、缺陷判断模块用于判断当前gaas芯片样品是否存在表面缺陷。
29、进一步地，所述缺陷判断模块判断当前gaas芯片样品是否存在表面缺陷，具体为：
30、通过存储有正常gaas芯片的一号二值化图像的黑色区域面积s1和二号二值化图像的白色区域面积s2的判断模型对所述第一疑似缺陷区域和第二疑似缺陷区域进行判断；若第一疑似缺陷区域面积a1大于s1，和/或，第二疑似缺陷区域面积a2大于s2，则判断当前gaas芯片样品存在表面缺陷并向控制中心发送告警信息；
31、若(a1-s1)+(a2-s2)大于设定的缺陷面积阈值,则控制中心不再对当前gaas芯片样品进行带隙能量测试，并提示更换gaas芯片样品。
32、本专利技术还提供了一种gaas芯片的样品测试方法，包括以下步骤：
33、将gaas芯片样品固定在固定模块上，并将gaas芯片样品的电极与源测量单元进行电气连接；
34、源测量单元对gaas芯片样品施加偏置电压；
35、可调谐光源模块发出单模光束通过光学耦合模块照射在gaas芯片样品上；
36、收集gaas芯片样品在所述单模光束下的光电流信号并转换为电压信号后通知可调谐光源模块调节光束波长，并重新向gaas芯片样品发出单模光束；
37、实时采集记录各电压信号以及对应的单模光束的波长，并绘制光电流谱曲线；
38、根据所述光电流谱曲线识别截止波长λ，并根据所述截止波长λ分析当前gaas芯片样品的带隙能量e；e＝h*c/λ；其中，hb表示普朗克常数，c表示光速
39、相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
40、通过控制光源波长探测芯片光电响应后的光电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，包括：控制中心、固定模块、源测量单元、可调谐光源模块、光学耦合模块、光电探测及转换模块、数据采集及处理模块和带隙能量分析模块；
2.根据权利要求1所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，所述固定模块包括样品台和电极连接模块；所述电极连接模块包括探针卡和源测量单元接口；
3.根据权利要求1所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，所述可调谐光源模块采用可调谐激光器；所述可调谐激光器包括激光源、波长调节单元、功率调节单元和温度调节单元；
4.根据权利要求1所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，所述光电探测及转换模块包括光电探测器、跨阻放大器和模数转换器；
5.根据权利要求4所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，所述光电流谱曲线以单模光束波长为横坐标，以数字电压信号为纵坐标进行绘制。
6.根据权利要求1所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，还包括异常告警模块，用于判断当前GaAs芯片样品的带隙能量E是否异常；若|E-1.42|>设定阈值，则
7.根据权利要求1所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，还包括温度控制模块，用于控制GaAs芯片样品在测试过程中的测试环境维持在20至30摄氏度之间。
8.根据权利要求1所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，还包括表面缺陷检测模块，与所述控制中心通信连接，用于对GaAs芯片样品进行表面缺陷检测；
9.根据权利要求8所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，所述缺陷判断模块判断当前GaAs芯片样品是否存在表面缺陷，具体为：
10.一种GaAs芯片的样品测试方法，应用于权利要求1-9任一项所述的GaAs芯片的样品测试系统，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种gaas芯片的样品测试系统，其特征在于，包括：控制中心、固定模块、源测量单元、可调谐光源模块、光学耦合模块、光电探测及转换模块、数据采集及处理模块和带隙能量分析模块；
2.根据权利要求1所述的gaas芯片的样品测试系统，其特征在于，所述固定模块包括样品台和电极连接模块；所述电极连接模块包括探针卡和源测量单元接口；
3.根据权利要求1所述的gaas芯片的样品测试系统，其特征在于，所述可调谐光源模块采用可调谐激光器；所述可调谐激光器包括激光源、波长调节单元、功率调节单元和温度调节单元；
4.根据权利要求1所述的gaas芯片的样品测试系统，其特征在于，所述光电探测及转换模块包括光电探测器、跨阻放大器和模数转换器；
5.根据权利要求4所述的gaas芯片的样品测试系统，其特征在于，所述光电流谱曲线以单模光束波长为横坐标，以数字电压信号为纵坐标进行绘制。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵涛，付鹏，
申请(专利权)人：广东先导院科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。