半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法，包括以下步骤：S100、制备低阻单晶样品；S200、对低阻单晶样品的背面进行高浓度掺杂得到掺杂样品；S300、在掺杂样品的正面刻蚀沟槽；S400、对开槽的样品进行钝化，在样品的正面、背面和沟槽内形成介质层；S500、刻蚀样品背面的介质层，制备背面电极并形成欧姆接触；S600、刻蚀样品正面的介质层形成刻蚀区，制备正面电极并形成肖特基接触，制得测试样品；S700、对测试样品进行辐射诱导位移缺陷表征。本发明专利技术的检测方法通过制备出合适的半导体材料测试样品，有利于达到高效、高灵敏度位移缺陷检测与判定的目的，实现了半导体材料和器件中的辐射诱导位移缺陷快速、高效、准确检测。

【技术实现步骤摘要】
半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法
本专利技术涉及半导体材料
，具体而言，涉及一种半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法。
技术介绍
辐射环境中不同能量的质子、电子、重离子、中子及光子会在半导体材料和器件内部诱导大量的位移缺陷。位移缺陷是指经入射粒子辐射后造成的靶材内原子脱离正常晶格位置，产生间隙原子和空位的损伤。除了这些单独的缺陷之外，空位和空位之间，间隙原子和空位之间以及间隙原子和间隙原子之间都可能会产生更多种类复杂的位移复合缺陷。不同类型的入射粒子在半导体材料和器件的输运过程中会产生大量的间隙原子，最终形成稳定的位移缺陷，位移缺陷在材料和电子元器件中属于永久性伤害。位移缺陷主要分为两类：空位型缺陷和间隙原子型缺陷。在对位移缺陷的研究过程中，最先被发现的是单独的空位缺陷，单独的空位缺陷在硅的能带中有5种电荷状态，分别为V++、V+、V0、V-、V--。而后研究发现，在室温条件下空位不断移动，或被间隙原子氧、置换原子磷/硼等俘获形成复合缺陷，也就是VO缺陷(A心)、VP缺陷(E心)或空位对。空位对是常见的位移辐射缺陷，它主要由两种方式产生，一种是使两个相连的硅原子同时发生位移，另一种是两个单空位结合而成。随着研究的深入，发现当辐射产生的单空位浓度较大时，单空位们会团聚到一起，形成级联缺陷或多空位缺陷，间隙原子型缺陷在硅半导体材料中主要与氧和碳杂质有关。不同能量、不同类型的入射粒子在半导体材料中产生的位移缺陷状态和特征不同，这些位移缺陷存在于半导体材料不同的部位，为了对材料进行有效评价及抗辐射加固，需要有针对性地进行研究，明确不同类型粒子在半导体材料中产生缺陷的状态和类型。目前常用的探测半导体材料中的缺陷状态的技术有二次离子质谱仪(SIMS)、电子顺磁能谱仪(EPR)、深能级瞬态谱仪(DLTS)等。然而，二次离子质谱仪和电子顺磁能谱仪的微观分析手段因灵敏度问题很难对深能级缺陷进行检查分析，而应用深能级瞬态谱议时对样品制备的要求很高，因此如何制备出合适的半导体材料样件是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是如何快速、高效、准确检测半导体材料中的位移缺陷。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法，包括以下步骤：S100、制备厚度为t1的低阻单晶样品；S200、对所述低阻单晶样品的背面进行高浓度掺杂得到掺杂样品，所述掺杂样品的厚度为t2；S300、在所述掺杂样品的正面刻蚀沟槽，所述沟槽环绕的区域为沟槽区，所述沟槽的宽度为W1，所述沟槽区的宽度为W2；S400、对开槽的样品进行钝化，在样品的正面、背面和沟槽内形成介质层；S500、刻蚀样品背面的介质层，制备背面电极并形成欧姆接触；S600、刻蚀样品正面的介质层形成刻蚀区，所述刻蚀区与所述沟槽区的中心重合，在所述刻蚀区的中心制备正面电极并形成肖特基接触，制得测试样品，所述正面电极的宽度为W3，所述正面电极与所述刻蚀区边缘之间的距离为W4；S700、对所述测试样品进行辐照试验，使用深能级瞬态谱议对辐照后测试样品的位移缺陷表征。可选地，所述步骤S100中，所述低阻单晶样品的厚度t1为1μm-1000μm，所述低阻单晶样品的电阻率为1Ω·cm至1000Ω·cm或所述低阻单晶样品的掺杂浓度小于1e18cm-3。可选地，所述步骤S200中，所述掺杂样品的厚度满足：0.8t1≥t2≥0.2t1，所述掺杂样品的电阻率为0.00001Ω·cm至10Ω·cm或所述掺杂样品的掺杂浓度大于1e18cm-3。可选地，所述步骤S300中，所述沟槽的宽度W1为0.01μm至100μm，所述沟槽区的宽度W2为1μm至10000μm。可选地，所述步骤S600中，所述正面电极的宽度W3为0.2μm至4000μm，所述正面电极与所述刻蚀区边缘之间的距离满足：200W3≥W4≥W3。可选地，所述步骤S600中，所述刻蚀区的面积大于所述沟槽区，所述沟槽与所述刻蚀区部分重叠，重叠部位的宽度为0.1W1至0.3W1。可选地，所述步骤S200中，掺杂的方式是注入或扩散。可选地，所述步骤S400中，介质的形成方式选自以下任意一种：热氧化、化学气相淀积和原子层淀积。可选地，所述步骤S300、步骤S500和步骤S600中，刻蚀的方式选自以下任意一种：干法刻蚀、湿法刻蚀和等离子体刻蚀。可选地，所述步骤S500和步骤S600中，制备电极的方法是物理气相淀积或化学气相淀积。相对于现有技术，本专利技术的检测方法通过制备出合适的半导体材料测试样品，有利于达到高效、高灵敏度位移缺陷检测与判定的目的，测试样品基于隔离沟槽方式，形成载流子输运特征区域，实现了半导体材料和器件中的辐射诱导位移缺陷快速、高效、准确检测。本专利技术提供了一种全新的检测方法，其步骤简单，易于操作，能够大幅度降低检测试验的费用，对研究半导体材料和器件的位移缺陷重大的意义。将本专利技术的技术应用在半导体材料的空间与辐射环境效应研究、抗辐射加固技术等领域中，具有明显的优势和推广价值。附图说明图1为本专利技术实施例中半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法的流程图；图2为本专利技术实施例一中半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法的原理示意图；图3为本专利技术实施例一中测试样品的结构示意图。附图标记说明：1-沟槽；2-沟槽区，3-刻蚀区，4-正面电极，5-背面电极；t1-低阻单晶样品的厚度，t2-掺杂样品的厚度，W1-沟槽的宽度，W2-沟槽区的宽度，W3-正面电极的宽度，W4-正面电极与刻蚀区边缘之间的距离。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，以下各实施例仅用于说明本专利技术的实施方法和典型参数，而不用于限定本专利技术所述的参数范围，由此引申出的合理变化，仍处于本专利技术权利要求的保护范围内。本专利技术的实施例公开一种半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法，其应用对象包括硅材料、宽禁带半导体材料、窄禁带半导体材料、二维半导体材料、一维半导体材料等。辐射环境中不同能量的质子、电子、重离子、中子及光子会在半导体材料和器件内部诱导大量的位移缺陷，不同能量、不同类型的入射粒子在半导体材料中产生的位移缺陷状态和特征不同，应用本专利技术实施例公开的方法可以高效快速鉴定和判断不同类型粒子辐射诱导位移缺陷状态。结合图1所示，半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法包括以下步骤：S100、制备厚度为t1的低阻单晶样品，低阻单晶样品的厚度t1为1μm-1000μm，控制样品厚度，便于后续选择辐照源开展辐照试验。低阻单晶样品的电阻率为1Ω·cm至1000Ω·cm或者低阻单晶样品的掺杂浓度小于1e18cm-3，控制电阻率或掺杂浓度可以更灵敏地检测样品缺陷浓度。S200、通过注入或扩散的方式对低阻单晶样品的背面进行高浓度掺杂，形成良好电接触，得到掺杂样品。掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS100、制备厚度为t

【技术特征摘要】
1.一种半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、制备厚度为t1的低阻单晶样品；
S200、对所述低阻单晶样品的背面进行高浓度掺杂得到掺杂样品，所述掺杂样品的厚度为t2；
S300、在所述掺杂样品的正面刻蚀沟槽，所述沟槽环绕的区域为沟槽区，所述沟槽的宽度为W1，所述沟槽区的宽度为W2；
S400、对开槽的样品进行钝化，在样品的正面、背面和沟槽内形成介质层；
S500、刻蚀样品背面的介质层，制备背面电极并形成欧姆接触；
S600、刻蚀样品正面的介质层形成刻蚀区，所述刻蚀区与所述沟槽区的中心重合，在所述刻蚀区的中心制备正面电极并形成肖特基接触，制得测试样品，所述正面电极的宽度为W3，所述正面电极与所述刻蚀区边缘之间的距离为W4；
S700、对所述测试样品进行辐照试验，使用深能级瞬态谱议对辐照后测试样品的位移缺陷表征。


2.根据权利要求1所述的半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法，其特征在于，所述步骤S100中，所述低阻单晶样品的厚度t1为1μm-1000μm，所述低阻单晶样品的电阻率为1Ω·cm至1000Ω·cm或所述低阻单晶样品的掺杂浓度小于1e18cm-3。


3.根据权利要求2所述的半导体材料辐射诱导位移缺陷的检测方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述掺杂样品的厚度满足：0.8t1≥t2≥0.2t1，所述掺杂样品的电阻率为0.00001Ω·cm至10Ω·cm或所述掺杂样品的掺杂浓度大于1e18cm-3。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李兴冀，杨剑群，李鹏伟，吕钢，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23