Испытания полупроводниковых структур - Agilent B1500A, зондовая станция РМ-5

Прибор Agilent B1500A в комплексе с зондовой станцией РМ-5 (Cascade Microtech) позволяет проводить измерения электрофизических свойств полупроводниковых структур (вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики).

Характеристики зондовой станции:

1) зона установки образца X-Y155•155 мм (точность позиционирования ±5 мкм)

2) высота образца - до 30 мм

3) вращение держателя - ±10°

4) закрепление образца – вакуумное (-0,8 бар, 3 независимых зоны прижима)

5) манипуляторы - DPP-210-M-S с коаксиальными руками и бронзовыми иглами толщиной 7 мкм

6) имеется возможность фотографирования измеряемый образцов через светлопольный оптический микроскоп отражённого света 15х – 100х и регулируемой светодиодной подсветкой с помощью CCD-камеры (разрешение до 1024•768 пикс., цвет.,формат .tiff)

7) возможно измерение геометрических размеров образцов с помощью ПО для анализа фотографий измеряемых объектов

Измерение вольтфарадных характеристик (зависимости ёмкость от напряжения (C-V), ёмкости от времени (C-t), ёмкости от частоты (C-f), измерение полного сопротивления по переменному току:

1) Частотный диапазон – 1 КГц – 5 МГц (дискретность 1 мГц, погрешность – 0,008%)

2) Выходной сигнал – 10-250 мВ_СКЗ (дискретность 1 мВ_СКЗ)

3) Смещение по постоянному току 0 - ±25 В (дискретность 1 мВ, по согласованию смещение до 100 В)

4) Развёртка

a. Максимальное кол-во точек при измерениях C-V, C-tи C-f- 1001 точек

b. Тип развёртки: линейная, логарифмическая

c. Вид развёртки: односторонняя, двусторонняя

d. Направление развертки: «вверх», «вниз»

5) Возможные измерения: Cp-G, Cp-D, Cp-Q, Cp-Rs, Cs-Rs, Cs-D, Cs-Q, Lp-G, Lp-D, Lp-Q, Lp-Rs, Ls-Rs, Ls-D, Ls-Q, R-X, G-B, Z-θ,

Y-θ

Измерение вольтамперных характеристик (I-V, в т.ч. квазистатические вольт-фарадных характеристики с компенсацией тока утечки QS-CV):

1) Диапазон измерений: до 100 В/0,1 А в 4-квадрантном режиме

2) Минимальное разрешение измерителя: 10 фА/0,5 мкВ

3) Минимальное разрешение источника: 50 фА/25 мкВ

4) Минимальный период выборки при измерениях: 100 мкс

5) Минимальная длительность импульса: 500 мкс

6) Возможности измерений:

a. Точечные (до 10001 точек)

b. Свипирование

c. Измерения с выборкой по времени

d. Импульсные

Требования к образцам:наличие ровных контактных площадок/измеряемых участков (с одним из линейных размеров не менее 15 мкм), материал образца/контактной площадки не должен налипать на иглы зондов.

Необходимые характеристики:

1) Максимально допустимые значения V, Iи fдля данного образца

2) Требуемые измеряемые характеристики, тип развёртки и дискретность

Примечания:

1) в настоящей комплектации измерителя AgilentB1500Aизмерения проводятся только с использованием псевдокельвиновского соединением (2 зонда)

детальные характеристики модулей источников/измерителей (в т.ч. погрешности измерения) указаны в приложенном файле. Установленные в приборе модули: MFCMU(1 шт.), MPSMUB1511В (2 шт.), GNDU(1 шт.)

Исследовательское оборудование

Настольная испытательная машина AG-50kNXD (Shimadzu) позволяет в широком диапазоне нагрузок (50Н до 50 кН) проводить испытания на растяжение, излом и сжатие различных материалов, построение в автоматическом режиме деформационных кривых в стандартных координатах и определение механических характеристик материалов.

Микротвердомер HMV-2T (Shimadzu) для определения твердости по Виккерсу, Кнупу и Бринеллю. Прилагаемая нагрузка от 0.01-120 г. Время воздействия 5-1000 сек.

Автоматизированная система ASAP 2020MP (Micromeritics) используется для анализа площади поверхности и исследования пористой структуры дисперсных материалов. Позволяет проводить полный анализ микро- и мезопор, их распределения по размерам и определение площади поверхности, теплоты и скорости адсорбции. Диапазон измерения диаметра пор от 0.35 до 500 нм. Возможен анализ образцов с удельной поверхностью от 0.2 м².

Лазерный дифракционный анализатор размера частиц Mastersizer 3000 (лазерный гранулометр) – это универсальный инструментарий для быстрого и точного гранулометрического анализа (измерения распределения частиц по размерам) суспензий, эмульсий и сухих порошкообразных материалов. Широкий диапазон, перекрывающий размеры от миллиметров до нанометров, исключительная производительность и надежные результаты измерения, не зависящие от оператора - все это в исключительно компактном корпусе.

Прибор для термических испытаний материалов SETSYS Evolution 16 (Setaram, Франция) позволяет проводить термогравиметрический анализ (ТГА), - дифференциально-термический анализ (ДTA), дифференциально-сканирующую калориметрию (ДСК) в диапазоне температур от комнатной до 1600^оС.

Энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр серии EDX 800 HS (Shimadzu) предназначен для экспресс анализа элементного состава образцов. Диапазон определяемых элементов - от углерода до урана.

Спектральный эллипсометрический комплекс «Эллипс 1891 САГ» (диапазон длин волн 350-1000 нм) предназначен для проведения прецизионных измерений толщины однослойных и многослойных тонкопленочных структур, а также исследования спектральных оптических постоянных (показателя преломления и коэффициента поглощения), структурных свойств материалов (пористость; наличие, концентрация и распределение примесей в пленке) во всем спектральном диапазоне.

Прибор Agilent B1500A в комплексе с зондовой станцией РМ-5 (Cascade Microtech) позволяет проводить измерения электрофизических свойств полупроводниковых структур (вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики).

Измерительный комплекс, состоящий из анализатора частотного отклика (импедансометра) Solartron 1260A, потенциостата/гальваностата Solartron 1287 измерительной ячейки ProboStat, лифтовой печи и установки для приготовления газовых смесей ProGasMix позволяет проводить измерение электрохимических и электрофизических характеристик материалов в широком диапазоне температур (до 1200^оС), в различных газовых средах, в диапазоне частот от 10 мкГц до 32 МГц.

Установка для комплексного измерения диэлектрических свойств материалов Novocontrol Concept 40 (Novocontrol Technologies) позволяет проводить анализ диэлектрических и электрофизических свойств материалов в диапазоне частот от 3 мкГц до 30 МГц в диапазоне температур от -160 до +400 ⁰С.Установка для комплексного измерения диэлектрических свойств материалов Novocontrol Concept 40 (Novocontrol Technologies) позволяет проводить анализ диэлектрических и электрофизических свойств материалов в диапазоне частот от 3 мкГц до 30 МГц в диапазоне температур от -160 до +400 ⁰С.

Вибрационный магнитометр Lake Shore 7410 позволяет проводить измерения намагниченности образцов в диапазоне от 10^-7 до 10³ Ам²/кг, создавать магнитные поля до 2,3 Тл в температурном диапазоне от 4,4 К до 450 К в инертной атмосфере или вакууме. Поворотный держатель позволяет определять лёгкие линии намагничивания.

Технологическое оборудование

Установки «Наносерф» и «Солар-МН» предназначены для синтеза методом МН (молекулярного наслаивания)-ALD (Atomic Layer Deposition) тонких пленок различных соединений (Al₂O₃,TiO₂, ZnO, HfO₂, VO₂, SnO₂ и др.) заданной толщины (от долей нанометра до микрон), в том числе с заданным чередованием этих слоев, на поверхности плоских, объемных «3D» или дисперсных материалов.

Микроволновая станция ETHOS 1 (Milestone Inc.) используется для проведения гидро(сольво)термального синтеза дисперсных веществ, а также для минерализации проб. Микроволновое излучение мощностью до 1600 Вт обеспечивает проведение процессов при температуре до 200^оС и давлении до 100 бар в реакторах (до 10 шт), изготовленных из PTFE.

Реактор высокого давления Berghof HR 300 позволяет проводить обработку материалов как водными, так и неводными растворителями при высоких давлениях и температурах, а также проводить гидро- и сольво-термальный синтез. В ходе синтеза возможно перемешивание реакционной среды, отбор проб, создание инертной атмосферы, а также контроль давления, температуры раствора и скорости вращения мешалки.

Установка WS-650Mz-23NPP (Laurell Technologies Corporation) предназначена для получения пленок различных соединений методом распыления раствора на вращающуюся подложку (spin-coating).

Микрокомпаундер-экструдер HAAKE Minilab II в комплекте с литьевой машиной и набором литьевых форм позволяет изготавливать композиционные материалы на основе полимерных матриц и формовать из них образцы различной формы. Максимальная температура экструдера до 350^оС, рабочее давление до 200 бар.

Полностью автоматический пептидный синтезатор Endeavor 90-1 (Aaptec LLC), позволяет проводить Fmoc- и Boc синтез пептидов на твердофазном носителе с использованием до 4-х аминокислот, при повышенной температуре, в инертной среде, при перемешивании.

Система горячего прессования FR210-30T-A-200-EVC (OXY-GON Industries, Inc.) позволяет получать керамические материалы при давлении до 27 т и температуре до 2000⁰С в инертной атмосфере или вакууме.

Установка для исследования адсорбционных взаимодействий в жидкой фазе (на основе кварцевых резонаторов) Q-Sence E-4 (BiolinScientific) позволяет определять толщину, массу, вязкоэластичные свойства слоя адсорбата. Чувствительность по изменению массы до 1,8 нг/см², диапазон температур – от комнатной до 65^оС.

Q 150T ES – универсальная вакуумная система позволяющая получать пленки металлов методами термического испарения и катодного распыления материалов, а также углеродных пленок методом вакуумно-дугового испарения графита.

Таблеточный пресс РР 40. Предназначен для прессования материалов в форме таблеток диаметром до 35 мм. Максимальное давление 40 тонн.

Планетарная шаровая мельница PM 100 CM используется для измельчения, смешивания, гомогенизации, коллоидного измельчения. Максимальная скорость вращения планетарного диска до 650 об/мин .

Спектральный эллипсометрический комплекс Эллипс 1891 САГ

Спектральный эллипсометрический комплекс «Эллипс 1891 САГ» (диапазон длин волн 350-1000 нм) предназначен для проведения прецизионных измерений толщины однослойных и многослойных тонкопленочных структур, а также исследования спектральных оптических постоянных (показателя преломления и коэффициента поглощения при известных значениях толщины пленок).

В основу комплекса положена быстродействующая статическая схема эллипсометрических измерений. Алгоритмы считывания сигналов и расчета рабочих параметров обеспечивают очень высокую чувствительность, необходимую для проведения измерений с высоким спектральным разрешением. Использование современной измерительной схемы обеспечивает быстрое сканирование всего спектра или отдельных участков спектра с повышенным спектральным разрешением.

Преимущества

универсальность в сочетании с высокой производительностью и точность;
однозначночностью вычисления эллипсометрических парамеров: они измеряются в полном диапазоне их значений ( Ψ — от 0 до 90 градусов; Δ — от 0 до 360 градусов ) с одинаковой точностью и чувствительностью, что обеспечивает однозначную интерпретацию результатов измерений.

Программное обеспечения спектрального коплекса является законченным инструментом проведение различных режимов измерения, визуализации, моделирования и анализа результатов.

**Технические характеристики**
Характеристика	Значение
Источник света	галогенная лампа
Спектральный диапазон, нм	350 - 1000 nm
Время измерения
на одной длине волны	1 мс
полный спектр	8–20 сек
Диаметр светового пучка	3 мм
Диапазон углов падения света, фиксированно	45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 90°
Предметный столик
ручное перемещение	25 мм по осям X.Y
Вертикальное перемещение	0–20 мм
Регулировка наклона плоскости предметов	2°
Воспроизводимость	ψ= 0.02° dΔ= 0.05°
Питание	220–240 В (50/60 Гц)
Размеры	850x400x300 мм
Вес	55 кг
Оптические м механические компоненты
Монохроматор	малогабаритный быстродействующий с вогнутой дифракционной решеткой
Поляризатор	Призма Глана-Тейлора
Анализатор	Призма Волластона
Компенсатор	Ахроматический фазосдвигающий элемент типа Ромб Френеля
Фотоприемник	Два кремниевых двухэлементных фотоприемника

Химический состав - спектрометр Shimadzu EDX-800P

Энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр серии EDX 800 HS (Shimadzu) предназначен для экспресс анализа элементного состава образцов. Диапазон определяемых элементов - от углерода до урана.

Спектрометры серии EDX предназначены для быстрого неразрушающего определения качественного и количественного элементного состава твердых и жидких образцов, порошков, гранул, пластин, пленок.

Технические характеристики:

1) Аналитический диапазон: ⁶C – ⁹²U (трубка с анодом Rh, 5 - 50 кВ, ток 1 - 1000 мкА)

2) Размер камеры для загрузки образцов: диаметр 300 мм, высота 150 мм

3) Коллиматоры: сменные, диаметром 1, 3, 5, 10 мм (возможен анализ включений в образец)

4) Среда съёмки: воздух, вакуум (25 Па, для съёмки лёгких элементов, кроме жидких образцов)

5) Возможна съёмка жидких образцов в полипропиленовой кювете на воздухе (без возможности анализа на наличие углерода)

6) Возможен анализ порошкообразных образцов с запрессовкой в таблетки диаметром 13 мм с H₃BO₃, а также в полипропиленовой кювете (без возможности анализа на наличие углерода)

7) Методы (полу)количественного анализа:

a. Метод фундаментальных параметров (не требует наличия стандартных образцов)

b. С использованием калибровочной кривой (требует наличия эталонных образцов)

c. Определение толщины многослойных металлических покрытий

d. Определение концентраций водных растворов неорганических соединений (по согласованию со специалистами РЦ)

8) Предел чувствительности: 10 ppm(в зависимости от анализируемого элемента, состава и природы образца)

Требования к образцам:

1) Минимальных масса порошкообразных образцов для съёмки в полипропиленовой кювете - 0,1 г, для жидких образцов - 2 мл

2) Отсутствие токсичных, едких и летучих компонентов

3) Для съёмки в вакууме (для легких элементов) образцы должны быть высушены в сушильном шкафу

Необходимые характеристики:

1) Интересующие элементы, форма соединений входящих в образец (простые в-ва, оксиды, другое)

2) Возможность съёмки образца в вакууме

(Полу)количественный анализ проводится после согласования со специалистом РЦ