一种测量半导体掺杂浓度的方法技术

一种测量半导体掺杂浓度的方法，其特征在于：在同一测试系统中集成了光载流子辐射测量技术和自由载流子吸收测量技术，同时获得自由载流子的复合辐射信号与吸收信号；通过改变激发光的调制频率，得到频域的载流子辐射信号和吸收信号；通过改变激发光与探测光之间的间距，得到空间域的载流子辐射信号和吸收信号；通过与定标样品的载流子辐射信号和吸收信号数据比较，得到被测样品的掺杂浓度。本发明专利技术基于光载流子辐射测量技术和自由载流子吸收技术，由于集成了两路独立信号各自在频域和空间域上的信息，大大提高了掺杂浓度的测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体材料无损检测
，特别涉及一种确定半导体掺 杂浓度的方法。
技术介绍
从半导体材料来看，本征半导体的导电性能很差，只有在其中加入少量杂质，使其结构和电阻率发生改变时，半导体才能成为一种有用的功能材料。 对半导体材料进行掺杂是制备半导体器件的基础，而掺杂原子的分布情况直接影响到半导体器件的性能。因此，对半导体中杂质浓度及其均匀性的精确 监测和控制是半导体制造技术中一个非常关键的技术难点。目前用于工业上对杂质浓度进行在线检测的常见技术为四探针法和热 波技术。通过四探针法可测得材料的电阻率，然后由电阻率与杂质浓度的关 系推出杂质浓度，但这是一种接触性测量方法，测量过程中会对样品表面造 成损伤。热波技术广泛应用于微电子工业制造过程中监测杂质离子注入的剂 量浓度，通过激发光在半导体内的加热作用，导致了另一束探测光反射系数 的变化，这一变化量依赖于半导体中杂质和缺陷的浓度，通过将晶格缺陷的 数目与离子注入条件联系起来再与定标数据比较，即可得到半导体的掺杂浓 度。但由于反射信号包含了半导体内温度场和载流子波的双重影响，给测量 定标带来困难并在一定程度上影响了测量精度。20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量半导体掺杂浓度的方法，其特征在于如下步骤：（１）将强度调制的激发光和连续的探测光同时照射到掺杂半导体上同一或相邻位置，半导体因吸收激发光能量产生自由载流子，载流子复合发光产生辐射信号Ｓ↓［ＰＣＲ］，透射的探测光也因自由载流子 的吸收而形成自由载流子吸收信号Ｓ↓［ＦＣＡ］，通过锁相放大器可同时测得两信号的振幅值和相位值；（２）固定激发光与探测光之间间距△ｄ不变，改变激发光的调制频率ｆ，重复上述过程，得到△ｄ不变时每一频率所对应的输出信号，包括复合辐射信号Ｓ ↓［ＰＣＲ］的一次谐波振幅值Ａ↓［ＰＣＲ］（ｆ）和相位值φ↓［ＰＣＲ］（ｆ）以及自由载流子吸收信号Ｓ↓［...

【技术特征摘要】
1、一种测量半导体掺杂浓度的方法，其特征在于如下步骤(1)将强度调制的激发光和连续的探测光同时照射到掺杂半导体上同一或相邻位置，半导体因吸收激发光能量产生自由载流子，载流子复合发光产生辐射信号SPCR，透射的探测光也因自由载流子的吸收而形成自由载流子吸收信号SFCA，通过锁相放大器可同时测得两信号的振幅值和相位值；(2)固定激发光与探测光之间间距Δd不变，改变激发光的调制频率f，重复上述过程，得到Δd不变时每一频率所对应的输出信号，包括复合辐射信号SPCR的一次谐波振幅值APCR(f和相位值φPCR(f)以及自由载流子吸收信号SFCA的一次谐波振幅值AFCA(f)和相位值φFCA(f)；(3)固定激发光的调制频率f不变，改变激发光与探测光之间的间距Δd，重复上述过程，得到某一频率时不同间距对应的输出信号，包括复合辐射信号SPCR的一次谐波振幅值APCR(Δd)和相位值φPCR(Δd)以及自由载流子吸收信号SFCA的一次谐波振幅值AFCA(Δd)和相位值φFCA(Δd)；(4)将步骤(2)和步骤(3)测得的数据与定标样品数据比较，得到待测样品的掺杂浓度。2、 根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于所 述的激发光可聚焦在样品某一表面或采用两束激发光在双面同时聚焦于对 应位置，且每次聚焦的光斑半径大小相同。3、 根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于所述 的调制激发光采用连续半导体激光器或二极管泵浦的固体激光器或气体激 光器作为光源；所述的探测光采用低功...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌成，刘显明，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]