3) Spécifications de l`analyseur - Nouba
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LABORATOIRE IMEP-LAHC Objet du marché : ACHAT D’UN ANALYSEUR DE PARAMETRES A SEMI-CONDUCTEURS HAUTE PERFORMANCE MARCHE N° ??? Marché PUMA CNRS ANNEXE TECHNIQUE Laboratoire : Institut de Microélectronique, Électromagnétisme et Photonique, Laboratoire d’Hyperfréquences et Caractérisation - IMEP-LAHC – UMR 5130 CNRS, Grenoble INP, UJF, Université de Savoie. Rédacteurs : Xavier MESCOT ([email protected]) Gérard GHIBAUDO ([email protected]) Table des matières : 1) Introduction ..................................................................................................................................... 2 2) Localisation ..................................................................................................................................... 2 3) Spécifications de l’analyseur ..................................................................................................... 2 3.1 Configuration de base de l’analyseur ..................................................................... 2 3.1.1 Unités de mesure / source ..................................................................................................... 2 3.1.2 Mesure capacité - tension...................................................................................................... 3 3.2 Accessoires souhaités ............................................................................................. 3 3.2.1 Source / Mesure de puissance .............................................................................................. 3 3.2.2 Extension module mesure capacité - tension ........................................................................ 3 3.2.3 Carte I – V pulsé .................................................................................................................... 3 3.3 Garantie ...................................................................................................................... 4 1) Introduction L’analyseur de paramètres à semi-conducteurs est un instrument indispensable dans le test de composants électroniques ultimes qui, de par leur dimension de plus ou plus nanométrique, nécessite des instruments scientifiques très performants qui permettent de mesurer précisément les grandeurs physiques (notamment le courant et la capacité) . Le laboratoire IMEP-LAHC possède des analyseurs de même type mais ces derniers deviennent vieillissants et inadaptés aux mesures des nouveaux composants. L’achat de ce nouvel analyseur donnera la possibilité au laboratoire d’avoir un instrument de mesures très performant qui répondra aux attentes des chercheurs et qui servira également aux nombreuses branches de la physique présentes au sein de notre laboratoire (physique du semi-conducteur, photovoltaïque, cryogénie…). 2) Localisation L’analyseur de hautes performances sera installé en salle A170 au rez-de-chaussée du bâtiment BCA INPG. L’environnement de travail proposé est bien entendu conforme à la règlementation en vigueur en matière de protection des personnes aux risques électriques et à la protection des appareils aux risques de décharges électrostatiques 3) Spécifications de l’analyseur Les spécifications de l’analyseur sont composées d’une part, d’un ensemble de caractéristiques et performances en configuration de base et d’autre part d’options souhaitées. L’analyseur pourra être proposé par le fournisseur en état neuf ou conditionné. Le fournisseur devra chiffrer séparément chaque élément décrit ci-dessous et ce, pour la configuration de base comme pour les options. 3.1 Configuration de base de l’analyseur L’analyseur sera composé d’un système ordinateur + ensemble de cartes électroniques assemblées au sein d’un même boîtier. L’appareil proprement dit fonctionnera sous environnement Windows et sera géré par un logiciel d’automatisation convivial et visuel qui invitera l’utilisateur à entrer ses paramètres de mesures, affichera les mesures obtenues directement sur l’écran et permettra via des ports USB de récupérer les données de mesures sur une clé USB. Outre les éléments listés ci-après, toute la connectique indispensable à l’utilisation de l’instrument devra être fournie (câbles triaxiaux, adaptateurs, cordons…). 3.1.1 Unités de mesure / source L’instrument de mesures devra être obligatoirement composé d’au moins : - 2 unités de mesure / source haute résolution permettant d’appliquer des tensions jusqu’à 100 V et de mesurer des courants inférieurs à 1 fA, sans pré-amplification externe. - 2 unités de mesure / source de résolution moyenne permettant également d’appliquer des tensions jusqu’à 100 V mais avec des mesures en courant inférieures à 10 fA, toujours sans pré-amplification externe. - 4 câbles triaxiaux de 1.5 m type Kelvin permettant une mesure de très bonne résolution. 2/4 3.1.2 Mesure capacité - tension Pour la mesure C-V qui sera faite via une carte électronique, les éléments suivants seront nécessaires : - une unité de mesures C-V à différentes fréquences dont la gamme sera d’au moins : 1 kHz à 5 MHz. Quant à la résolution en capacité, après diverses corrections, le système devra être capable de mesurer de très faibles valeurs de capacités. (< 10 fF). - la tension maximale devra être d’au moins 25 V. - un switch permettant de basculer d’une mesure I-V à C-V : il devra être bien isolé pour ne pas ajouter de parasitages. - un ensemble de câbles triaxiaux et d’adaptateurs indispensables pour mesurer la capacité au plus près du dispositif. Cette carte devra être prise en compte par le logiciel et sera au moins garanti 1 an avec en option une extension jusqu’à 3 ans, option à coter également. 3.2 Accessoires souhaités Ci-dessous sont listés les accessoires souhaités pour cet appareil. Chaque option sera chiffrée séparément. 3.2.1 Source / Mesure de puissance Les cartes Source / Mesure proposées en configuration de base peuvent être limitatives pour certains types de dispositifs (ex : application solaire). Ainsi, le fournisseur pourra proposer une carte haute puissance qui permettra entre autre d’appliquer un courant maximal d’au moins 1 A sur le dispositif testé. 3.2.2 Extension module mesure capacité - tension La tension maximale de 25 V en mesure capacité - tension peut être un frein pour la caractérisation physique de certains dispositifs, notamment ceux ayant un oxyde de grille épais. Le fournisseur pourra proposer en option un système améliorant cette valeur de tension maximale : 100 V est le minimum souhaité. 3.2.3 Carte I – V pulsé Cette carte d’acquisition de mesures courant-tension pulsées nous permettra d’analyser les fluctuations temporelles du courant causées par le piégeage / dépiégeage des électrons dans les composants mesurés sur des durées très courtes (µs). La carte en question doit posséder deux canaux indépendants (typiquement une dédiée à la grille, l’autre au drain du transistor testé). Chaque canal comprend une voie générant un signal et une voie permettant une mesure rapide du courant en fonction de la tension. Le basculement d’une voie à une autre se fera via un système de commutation spécifique pour chaque canal. Ainsi, - pour la génération du signal, La voie générant le signal devra être capable entre autres de fournir des pulses en tension d’une largeur entre 20 ns et 10 s. Les tensions maximales applicables sur la grille et/ou le drain du transistor testé seront de 10 V. - concernant la mesure courant – tension rapide, La seconde voie permettant de mesurer rapidement le courant en fonction de la tension permettra d’avoir une résolution effective en courant de 2 nA pour un courant de drain mesurable de 10 mA maximum. 3/4 - un module de commutation permettra de basculer entre la voie de génération de signaux et celle de mesures de courant, et ce pour chaque canal. Du coup, deux modules de commutation sont nécessaires. Ils doivent être capables de commuter rapidement et de générer très peu de bruit afin que la mesure soit fiable. - un ensemble de câbles et adaptateurs sont nécessaires : tout d’abord entre la carte d’acquisition et les deux modules de commutations, ensuite entre ces derniers et les micromanipulateurs et enfin entre les différents micromanipulateurs (principalement pour connecter les différentes masses entre elles). De plus, les modules de commutation seront au plus près du dispositif de test et seront fixés sur des socles magnétiques. - bien naturellement, cette carte devra être supportée par le logiciel gérant entièrement l’analyseur. 3.3 Garantie L’installation de l’analyseur et de ses accessoires ainsi que la formation sur son utilisation seront comprises dans la prestation. De plus, l’instrument devra être garanti au moins un an avec une extension jusqu’à 3 ans, extension devant être chiffrée si la garantie de base n’est pas de 3 ans. L’instrument devra être également livré avec un manuel d’utilisation écrit en anglais : une version française serait un plus très apprécié. 4/4
