观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品及方法技术

本发明专利技术涉及一种观察锑化铟半导体器件p‑n结微观结构的样品及方法，属于半导体技术领域。通过对InSb半导体器件表面结构进行加工，获得p‑n结所在的观察区域表面结构为“钝化膜覆盖区域+薄层钝化膜覆盖区域”的样品，使得EBIC法观察InSb半导体器件中的p‑n结时电子束可透过样品表面的钝化膜，透视到InSb半导体器件中的p‑n结区域并与未透视区域形成对比，这对于InSb半导体器件的制造方法及筛选检测都有指导意义：可检测出InSb半导体器件p‑n结成结工艺是否有效，即是否在InSb半导体材料中制成了p‑n结，也可检测出用于制造InSb半导体器件的材料是否有缺陷。

【技术实现步骤摘要】
观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品及方法
本专利技术涉及一种观察锑化铟(InSb)半导体器件p-n结微观结构的样品及方法，属于半导体

技术介绍
InSb半导体器件的核心元件是通过扩散法、离子注入法等方法在InSb半导体衬底中形成的p-n结。当红外辐射入射到p-n结时，发生光电转换，从而实现红外探测。InSb半导体器件广泛应用于红外探测、制导、寻的和热成像。InSb半导体器件主要是通过测试判断其电学性能，尤其是测量其p-n结的I-V特性来判断器件的性能。这种方法的优点是测试结果能直接反映器件性能的优劣，缺点是要等到器件制成了才能测试，对于器件制造工艺中存在的一些微观缺陷难以做出有效判断。目前InSb半导体器件中，p区电极所在部分自下而上的结构依次为N型衬底、p-n结、P区、钝化膜和金属膜，p区电极中p-n结所在区域上方没有金属膜。电子束诱生电流(ElectronBeamInducedCurrent,EBIC)，被广泛应用于半导体材料或器件电学参数测定，缺陷电学复合特性分析，以及器件失效分析等(杨德仁.半导体材料测试与分析[M].北京：科学出版社，2010。YANGderen.TestandAnalysisonSemiconductorMaterials[M].Beijing:SciencePress,2010.)，也有文献报道EBIC法用于n-InSb测试的实例(CHENBeliang,ZHANGYueqing,FANGXiaoming,etal.Determinationofholediffusionlengthinn-InSbat80K[J/OL].ProceedingsofSPIE,2001,4369:https://10.1117/12.445309.测定80K时n-InSb中空穴的扩散长度。SPIE论文集，2001,4369:https://10.1117/12.445309.)，其关注点在于测试80K时n-InSb中空穴的扩散长度。用EBIC法观察InSb半导体器件中p-n结微观结构尚未见报道。
技术实现思路
为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品及方法。为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品，所述样品采用如下方法制成：InSb半导体器件中p-n结所在区域为观察区域，用光刻胶将p区电极的一部分进行掩膜，另一部分用离子束刻蚀法将其表面的钝化膜和金属膜刻蚀掉，使观察区域形成“钝化膜覆盖区域+薄层钝化膜覆盖区域”的表面结构，得到所述样品。采用EBIC法，用电子束透过所述样品表面观察区域的薄层钝化膜覆盖区域，可以透视观察到InSb半导体器件中的p-n结微观结构情况，并与钝化膜覆盖区域的透视情况作出对比。薄层钝化膜的厚度150nm～250nm；优选薄层钝化膜的厚度180nm～220nm。一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的方法，所述方法的样品为本专利技术所述的样品，步骤如下：(1)将所述样品在一台配有EBIC测试系统和冷却样品台的扫描电子显微镜中进行观察，观察所需扫描电子显微镜的电子束能量为5kV～30kV，冷却样品台的冷却温度为80K，将连接所述样品中p-n结的p区电极和n区电极接到EBIC测试系统的输入端，不用区分输入端的极性，即完成测试前的准备工作。(2)将连接好电极的所述样品放入扫描电子显微镜样品舱中的冷却样品台上，用EBIC测试系统的检测程序检测所述样品p-n结的两个电极与EBIC测试系统的电连接是否可靠，如果不可靠需要重新连接，直至确认连接可靠后合上扫描电子显微镜舱门，按照操作程序抽真空至观察所述样品微观结构形貌所需的真空度，不同型号的扫描电子显微镜观察样品形貌所需的真空度有所不同，电子显微镜可自动侦测扫描观察形貌所需的真空度，然后进入样品形貌的观察程序，确定样品的形貌图像和EBIC扫描图像的观察区域。(3)将样品台冷却至80K，则放置在样品台上待观察的样品温度也随之下降到80K，用扫描电子显微镜电子束在所述样品待观察区域进行扫描，用EBIC测试系统记录并显示电子束诱生电流的强弱分布，将EBIC电流的强弱分布通过显示器显示出来。EBIC电流的强弱分布即为被观察区域的EBIC扫描图像，图像中明亮的区域表明该区域EBIC电流较强，该区域即为样品中有p-n结的区域，若这一区域亮度比较均匀，说明该区域的p-n结一致性比较好，反之如果该区域出现暗斑，则说明暗斑处p-n结一致性较差，原因可能是由于材料缺陷，或由于p-n结成结工艺的缺陷造成。通过这种方法，透视到InSb半导体器件中的p-n结区域，可以应用于InSb半导体器件的制造及筛选检测：可以检测出用于制造InSb半导体器件的材料是否有缺陷，也可检测出InSb半导体器件p-n结的成结方法是否有效，即是否在InSb半导体材料中制成了p-n结。有益效果本专利技术提供了一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品及方法，通过对表面结构进行加工，获得p-n结所在的观察区域表面结构为“钝化膜覆盖区域+薄层钝化膜覆盖区域”的样品，使得EBIC法观察InSb半导体器件中的p-n结时电子束可透过样品表面的钝化膜，透视到InSb半导体器件中的p-n结区域并与未透视区域形成对比，这对于InSb半导体器件的制造方法及筛选检测都有指导意义：可检测出InSb半导体器件p-n结成结工艺是否有效，即是否在InSb半导体材料中制成了p-n结，也可检测出用于制造InSb半导体器件的材料是否有缺陷。附图说明图1为实施例1中沿扫描电子显微镜(SEM)电子束入射方向观察的InSb半导体器件的表面结构。图2为图1所述器件的剖面结构示意图。图3为对图1所述器件表面掩膜和刻蚀的区域分布示意图。图4为实施例1所述样品表面金属膜分布区域示意图。图5为实施例1所述样品的剖面结构示意图。图6为实施例1所述样品的SEM形貌图。图7为实施例1所述样品在电子束加速电压9KV，样品台温度80K测试条件下的EBIC扫描图像。图8为实施例1所述样品在电子束加速电压7KV，样品台温度80K测试条件下的EBIC扫描图像。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。实施例1一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品，所述样品采用如下方法制成：本实施例中需要观察的单元InSb半导体器件沿扫描电子显微镜电子束入射方向的观察区域表面结构如图1所示，其中1区为p-n结的n区电极，只起到电连接作用，在后续观察中并不出现在观察视场或图像里；2区为样品中p-n结的p区电极，3区为待观察区域，为位于p区电极中p-n结的上方的环状区域，所述器件的钝化膜为二氧化硅膜，金属膜为金膜，钝化膜的厚度为600nm，金属膜的厚度700nm，所述器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品，其特征在于：所述样品采用如下方法制成：/nInSb半导体器件中p-n结所在区域为观察区域，用光刻胶将p区电极的一部分进行掩膜，另一部分用离子束刻蚀法将其表面的钝化膜和金属膜刻蚀掉，使观察区域形成“钝化膜覆盖区域+薄层钝化膜覆盖区域”的表面结构，得到所述样品；/n其中，薄层钝化膜的厚度150nm～250nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品，其特征在于：所述样品采用如下方法制成：
InSb半导体器件中p-n结所在区域为观察区域，用光刻胶将p区电极的一部分进行掩膜，另一部分用离子束刻蚀法将其表面的钝化膜和金属膜刻蚀掉，使观察区域形成“钝化膜覆盖区域+薄层钝化膜覆盖区域”的表面结构，得到所述样品；
其中，薄层钝化膜的厚度150nm～250nm。


2.一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品，其特征在于：薄层钝化膜的厚度180nm～220nm。


3.一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的方法，其特征在于：所述方法采用的样品为如权利要求1或2所述一种观察InSb半导体器件p-n结微观结构的样品，步骤如下：
(1)将所述样品在一台配有EBIC测试系统和冷却样品台的扫描电子显微镜中进行观察，观察所需扫描电子显微镜的电子束能量为5kV～30kV，冷却样品台的冷却温度为80K，将连接所述样品中p-n结的p区电极和n区电极接到EBIC测试系统的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祥乐，太云见，秦勇，信思树，叶薇，白兰艳，袁俊，曾祥明，杜润来，杨文运，黄晖，
申请(专利权)人：云南北方昆物光电科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53