用于检查带隙半导体结构的方法和系统技术方案

本发明专利技术描述了用于检查间接带隙半导体结构（１４０）的方法（６００）和系统（１００）。光源（１１０）生成适于在所述间接带隙半导体结构（１４０）中引发光致发光的光（６１２）。短通滤波器单元（１１４）减少所生成的光中的高于指定发射峰值的长波长光。准直器（１１２）对所述光进行准直。利用所述经过准直以及短通滤波的光基本上均匀地且同时地照射所述间接带隙半导体结构（１４０）的大面积（６１８）。图像捕获设备（１３０）捕获由入射在所述间接带隙半导体结构的所述大面积上的所述基本上均匀的同时照射所引发的光致发光的图像（６２０）。对所述光致发光图像进行图像处理（６２２），以便利用在所述大面积内所引发的所述光致发光的空间变化来量化所述间接带隙半导体结构（１４０）的空间分辨的指定电子特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及半导体测试，更具体来说，本专利技术涉及对间接 带隙半导体材料的测试。
技术介绍
光电制造是一个正在快速扩张的市场，其典型的年增长率高于百分之三十(30%)。居主导地位的太阳能电池制造部分是基于多晶体 晶片的技术.在该产业中，总生产量的很大一部分低于规范并且被报 废，从而导致该产业每一年都遭受很大的财务损失。生产太阳能电池 涉及到开始于半导体裸晶片(例如硅)的高度专业化的处理步骤序列。Bel，kov， VV等人的 "Microwave-induced patterns in Ai-GaAs and their photoluminescence imaging (w-GaAs中的微波引发的模式及其光 致发光成像)"(Physical Review B， Vol. 61， No. 20， T7ie/l附e/7am 尸/^yw'ca/5W7'e(y, 2000年5月15日，pp. 13698 - 13702 )描述了 一种对 fi-GaAs进行光致发光(PL)成像的技术.光致发光是由半导体材料响 应于光学激发而发射的光。利用所述光致发光成像，可以在均匀的微 波辐射下在均匀的w-GaAs层中无接触地研究高电子密度的自组织模 式.所述"-GaAs无接触样品被容纳在矩形波导中，所述矩形波导具有 用于观测的网状金属窗口 ，其耦合到微波发生器并且受到微波辐射. 包括所述w-GaAs样品的该组件在包含液体氦的致冷浴(bath cryostat) 中被冷却到4.2K,并且利用被组织成环状的几个红色(620nm)发光 二极管对其进行均匀照射。所述致冷器具有与所述网状金属窗口对准 的窗口。把视频摄影机定向成面向所述样品，光学器件和820nm(长 通)干涉滤波器被按照该顺序插入在所述致冷器窗口与所述摄影机之 间。该摄影机捕获3mmx4mm的图像，其中的某些图像显示出来自受 微波辐射的所述样品的光致发光中的黑点的形成，Bel，kov的所述系统可以被用来测试rt-GaAs,其是直接带隙半导 体。由于这种半导体中的光致发光效率很高，因此可以把相对较低功 率的LED用作光源以便引发光致发光，在所迷光致发光中，所述源照射发散，此外，所述波导和致冷器窗口的设置限制了所述摄影机的可视区域.不利的是，这样仅仅允许测试较小的面积(3mm x 7mm), 此外，所述系统需要在由致冷器产生的低温下来测试样品。Bel，kov的 所述配置允许通过所述视频摄影机来捕获来自所述LED的源照射。所 述长通滤波器意在阻断来自所述LED的照射并且把高于820nm的光致 发光透射到所述摄影机，但是同时也把来自所述LED的高于820nm的 任何照射都透射了到该摄影机，对于w-GaAs样品来说，所生成的高效 率光致发光大大超出来自所述LED的任何不合期望的照射.根据这些 限制以及其他限制，Bel，kov的所述系统不适于测试间接带隙半导体，Masarotto 等人的 "Development of a UV scanning photoluminescence apparatus for SiC characterization (开发用于SiC 表征的UV扫描光致发光设备)"(Eur JAP 20， 141-144， 2002 )描 述了 一种用于表征SiC的经过适配的扫描PL设备。通过利用具有1 n m步长的x-y扫描台以及通过显微场透镜聚焦的双Ar+激光束扫描所述 样品而获得PL映射，其中的光点直径为4Mm。可以获得积分PL强 度或者光谱分辨的PL,该系统按照逐点方式扫描PL。这种系统的不 利之处在于，由于所述扫描搮作，在任何给定时间仅仅允许测试较小 面积(即一点)。无法在大面积的均匀照射下在所述样品的大面积上 同时捕获光致发光，而如果可以的话则将是半导体器件的更好的近似 操作条件.此外，这种系统由于该系统的扫描操作而较慢。因此，需要一种用于间接带隙半导体结构(特别是硅)的检查系 统，其中包括在其他情况下可能导致报废的半导体电池的棵晶片或部 分处理过的晶片.
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供一种检查间接带隙半导体结构的方法 该方法包括以下步骤生成适于在所述间接带隙半导体结构中引发光 致发光的光；对所述光进行短通滤波，以便减少所生成的光中的高于 指定发射峰值的长波长光；对所述光进行准直；利用所述经过准直以 及短通滤波的光基本上均匀地且同时地照射所述间接带隙半导体结构 的大面积；利用能够同时捕获所引发的光致发光的图像捕获设备来捕 获由入射在所述间接带隙半导体结构的所述大面积上的基本上均匀的同时照射所同时引发的光致发光的图像；对所述光致发光图像进行图 像处理，以便利用在所述大面积内所引发的所述光致发光的空间变化 来量化所述间接带隙半导体结构的空间分辨的指定电子特性.所述间接带隙半导体可以包括硅.所述结构可以包括间接带隙 半导体材料的棵晶片或部分处理过的晶片，至少一个部分形成的电子器件，或者棵绝缘体上硅(SOI)结构或部分处理过的绝缘体上硅结构。 所述电子器件可以是光电器件。可以利用一个或多个短通滤波器来实现所述短通滤波步骤.可以 利用电介质反射镜来实现所述短通滤波步骤，所述电介质反射镜反射 将被使用的短波长光并且透射所不需要的长波长分量。所述短通滤波 步骤可以把所生成的光的长波长拖尾中的总光子通量减少了大约十倍 或更多，其中所述长波长拖尾开始于比用于生成所述光的源的最长波 长发射峰值高大约百分之十(10%)的波长.所述间接带隙半导体结构的受照射面积可以等于或大于大约 1.0cm2.所述方法可以进一步包括将所生成的光均匀化的步骤。 所述方法可以在室温下执行.所生成的光可以是单色光或者基本上单色的光。所述光可以由至 少一个激光器、激光二极管、激光二极管阵列或者高功率发光二极管 (LED)生成。或者，所述光可以由发光二极管(LED)阵列或者宽光 谱灯生成，并且其可以被滤波以便限制所述光的光谱。所述光的总光学功率可以超出大约1瓦特。所生成的光的源可以被指向所述结构的一侧的表面以便照射该表 面，并且所述图像捕获设备被指向该相同表面以便从该表面捕获所述 光致发光的图像.或者，所生成的光的源被指向所述结构的一侧的表 面以便照射该表面，并且图像捕获设备被指向所述结构的相对侧的表 面以便从该相对侧的表面捕获所述光致发光的图像，所述方法还可以包括对在所述硅结构中所引发的光致发光进行长 通滤波的步骤.对于被用来激发所述光致发光的入射光来说，所述结 构可以充当其长通滤波器，可以与所述图像捕获设备相组合地使用一 个或多个长通滤波器。所述图像捕获设备可以包括聚焦元件以及光敏 电子元件的焦平面阵列。所述光敏电子元件的焦平面阵列可以包括电荷耦合器件(CCD)阵列.所述焦平面阵列可以由硅制成。所述光敏 电子元件的焦平面阵列可以由InGaAs制成，所述焦平面阵列可以被冷 却。所述图像捕获设备可以包括像素检测器。所述像素检测器可以是 耦合到所述结构的表面的接触像素检测器，所述图像捕获设备可以是像素检测器或者电荷耦合器件(CCD) 阵列，并且可以把锥形光纤束耦合在所述结构的表面与所述像素检测 器或CCD阵列之间。所述指定的电子特性包括下述中的一个或多个局部缺陷密度， 局部旁路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检查间接带隙半导体结构的方法，所述方法包括以下步骤：　生成适于在所述间接带隙半导体结构中引发光致发光的光；　对所述光进行短通滤波，以便减少所述生成的光中的高于指定发射峰值的长波长光；　对所述光进行准直；　利用所述经过准直以及短通滤波的光基本上均匀地且同时地照射所述间接带隙半导体结构的大面积；　利用能够同时捕获所述引发的光致发光的图像捕获设备来捕获由入射在所述间接带隙半导体结构的所述大面积上的所述基本上均匀的同时照射所同时引发的光致发光的图像；以及　对所述光致发光图像进行图像处理，以便利用在所述大面积内所引发的所述光致发光的空间变化来量化所述间接带隙半导体结构的空间分辨的指定电子特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T特鲁普克，RA巴多斯，
申请(专利权)人：BT成像股份有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]