3) Spécifications de l`analyseur - Nouba

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 (xavier.mesco[email protected]oble-inp.fr)
Gérard GHIBAUDO ([e-mail])
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
LABORATOIRE IMEP-LAHC
Objet du marché : ACHAT D’UN ANALYSEUR DE PARAMETRES
A SEMI-CONDUCTEURS HAUTE PERFORMANCE
MARCHE N° ???
Marché PUMA CNRS

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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.
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.
3.1 Configuration de base de l’analyseur

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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.
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.
3.2 Accessoires souhaités

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- 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.