[发明专利]一种微放电器性能测试装置及方法

权利要求书

1.一种微放电器性能测试装置，其特征在于，该装置包括：

上盖板可拆卸的真空腔，且所述真空腔的上盖板上设置有观察窗与过真空接口；

位于所述真空腔内部的支撑台，支撑台上方可放置待测的微放电器；

通过电极引线与所述微放电器相连的外部电路，所述外部电路包括为所述微放电器供电的激励电源；

悬设于所述微放电器上方的信号收集装置；

通过光纤与所述信号收集装置相连的光谱仪。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号收集装置位于所述真空腔内部时，所述信号收集装置为光纤检测头；所述光纤检测头具有陶瓷套，且所述光纤检测头通过固定装置固定在所述支撑台上；

其中，所述固定装置包括：水平臂与竖直臂；所述水平臂上设有安装所述光纤检测头陶瓷套的圆柱形通孔，且所述水平臂与所述竖直臂活动连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号收集装置位于所述真空腔外部时，所述信号收集装置为准直透镜；所述准直透镜带有光纤接口，且所述准直透镜与所述固定支架板整体放置在所述真空腔的上盖板上；

其中，所述固定支架板上设有安装所述准直透镜的圆柱形螺纹通孔，且所述准直透镜通过螺纹连接安装在所述固定支架板上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空腔的材质为金属铝或不锈钢；所述观察窗的材质为透明材料；所述过真空接口的材质为有机材料或陶瓷。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微放电器包括：

半导体衬底；

位于所述半导体衬底的上表面的下电极；

位于所述下电极上表面的绝缘层；

位于所述绝缘层表面上的上电极；

其中，所述微放电器具有垂直贯穿所述上电极和绝缘层并延伸到所述半导体衬底表面内的投射孔。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述微放电器的上、下电极的材质为镍，厚度在120nm-200nm范围内；所述绝缘层的材质为聚酰亚胺或二氧化硅、氮化硅与聚酰亚胺的复合介电层，厚度在8μm-10μm范围内；所述投射孔位于所述半导体衬底表面内的部分呈倒金字塔形或空心圆柱形，且所述投射孔孔口的特征尺寸在20μm-200μm范围内。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述微放电器的上下电极与所述电极引线的连接方式为以下连接方式中的一种：

采用导电胶将所述电极引线粘连在所述上下电极上；

采用金丝球将所述电极引线焊接在所述上下电极上；

采用弹性探针使所述电极引线与所述上下电极接触。

8.一种利用1～7任一项所述装置测试微放电器性能的方法，其特征在于，该方法包括：

将待测的微放电器放置在真空腔内部的支撑台上，将微放电器与信号收集装置对准；

为微放电器提供高压，激发一定气压的气体产生微小等离子体；

利用信号收集装置收集微放电器所发出的光信号，并通过光纤提供给光谱仪；

通过光谱仪对微放电器所发射的光信号进行分析。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号收集装置为光纤检测头时，所述将微放电器与信号收集装置对准的过程具体为：

在显微镜下调节所述固定装置的竖直臂，使半导体衬底的投射孔恰好处于所述固定装置水平臂上圆柱孔的中心位置；

将光纤检测头固定在所述固定装置水平臂上的圆柱孔内，在显微镜下调节所述固定装置的水平臂，使光学检测头与半导体衬底表面的投射孔间的距离在1mm～10mm的范围内。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信号收集装置为准直透镜时，所述将微放电器与信号收集装置对准的过程具体为：

将准直透镜安装在所述固定支架板上，并整体放置到所述真空腔的上盖板上；

将光谱仪换成卤素灯或积分球光源，调节所述准直透镜的位置和焦距，使所述准直透镜出射的光斑最小，且覆盖于所述半导体衬底上表面投射孔的位置；

将卤素灯或积分球光源换回光谱仪。