一种半导体深能级缺陷检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半导体深能级缺陷检测装置及检测方法，其不同之处在于：检测装置包括宽光谱光源、单色仪、电子开关、连续激光光源、光纤合束器、透镜、冷阱、电容测试仪和脉冲发生器；脉冲发生器用于给电子开关提供脉冲控制信号；宽光谱光源依次经过单色仪、电子开关、光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，用于激发半导体样品产生光电容信号；连续激光光源依次经过光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，用于使半导体样品的深能级缺陷电子态饱和；冷阱用于放置半导体样品及改变半导体样品的温度；电容测试仪用于测量半导体样品的电容信号。本发明专利技术能有效地检测判断缺陷对载流子复合的贡献。合的贡献。合的贡献。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体深能级缺陷检测装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及半导体材料缺陷检测技术，尤其是一种半导体深能级缺陷检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]光电容测试方法是一种有效的测量半导体深能级缺陷的方法，能够测量出半导体内深能级缺陷的分布信息。然而此方法只能检测深能级的能级位置及分布，无法获得更多深能级的信息，如缺陷的作用，如某深能级缺陷是否是有效的载流子复合中心。如果能够获得某深能级缺陷的具体作用，将能够有效指导后续的缺陷钝化工艺。
[0003]为了能够检测半导体材料内深能级缺陷的作用即是否是有效的载流子复合中心，本专利技术提出了一种半导体深能级缺陷检测装置及检测方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种半导体深能级缺陷检测装置，能有效地检测判断缺陷对载流子复合的贡献。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种半导体深能级缺陷检测装置，其不同之处在于：其包括宽光谱光源、单色仪、电子开关、连续激光光源、光纤合束器、透镜、冷阱、电容测试仪和脉冲发生器；所述脉冲发生器用于给所述电子开关提供脉冲控制信号；所述宽光谱光源依次经过所述单色仪、电子开关、光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，用于激发半导体样品产生光电容信号；所述连续激光光源依次经过所述光纤合束器和透镜后聚焦至所述半导体样品表面，用于使所述半导体样品的深能级缺陷电子态饱和，在所述光纤合束器的作用下，所述连续激光光源和所述单色仪出射的单色光照射至所述半导体样品上的位置一致；所述冷阱用于放置半导体样品及改变所述半导体样品的温度；所述电容测试仪用于测量所述半导体样品的电容信号。
[0006]按以上技术方案，其还包括计算机，与所述电容测试仪的输出相连，用于读取电容信号。
[0007]按以上技术方案，所述宽光谱光源的光谱波长范围为300nm
‑
2000nm。
[0008]按以上技术方案，所述单色仪光谱波长范围为300nm
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2000nm，出射光最小分辨率小于0.1nm/mm，最小步距小于0.005nm。
[0009]按以上技术方案，所述脉冲发生器信号发生频率范围为1Hz～100MHz，最小脉冲宽度大于1ps。
[0010]按以上技术方案，所述连续激光光源的波长范围为300nm
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2000nm，光谱半高宽范围为0.01nm
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10nm，且光子能量可调，光子能量与所述半导体样品内的任一深能级缺陷能级与价带的能量间隔相同。
[0011]按以上技术方案，所述电容测试仪电容测量范围为1fF～1F，测量频率范围为1Hz～100MHz。
[0012]按以上技术方案，所述冷阱内样品台的温度变化范围为10K～450K。
[0013]对比现有技术，本专利技术的有益特点为：该半导体深能级缺陷检测装置，宽光谱光源依次经过单色仪、电子开关、光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，用于激发半导体样品产生光电容信号，连续激光光源依次经过光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，用于使半导体样品的深能级缺陷电子态饱和，通过测量对比缺陷的电子态饱和时光电容信号和与未饱和时光电容信号的强弱，来检测判断缺陷对载流子复合的贡献，解决了目前普通单光源光电容法测量不能检测半导体内缺陷的问题。
[0014]本专利技术还提供了基于上述任一种半导体深能级缺陷检测装置的检测方法，其不同之处在于：其包括以下步骤：
[0015]步骤a)、宽光谱光源依次经过单色仪、电子开关、光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，激发所述半导体样品产生第一光电容信号；
[0016]步骤b)、采用电容测试仪测量第一光电容信号；
[0017]步骤c)、使连续激光光源出光，所述连续激光光源与步骤a)中所述单色仪的出射信号合束至所述透镜后聚焦至半导体样品表面，使半导体样品的深能级缺陷电子态饱和并产生第二光电容信号；
[0018]步骤d)、采用电容测试仪测量第二光电容信号；
[0019]步骤e)、对比所述第一光电容信号和第二光电容信号；若所述第二光电容信号强度大于所述第一光电容信号强度，则所述半导体样品内与所述连续激光光源光能量对应的深能级缺陷是有效的载流子复合中心；若所述第二光电容信号强度等于所述第一光电容信号强度，则所述半导体样品内与所述连续激光光源光能量对应的深缺陷不是有效的载流子复合中心。
[0020]对比现有技术，本专利技术的有益特点为：该半导体深能级缺陷检测装置的检测方法，宽光谱光源依次经过单色仪、电子开关、光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，用于激发半导体样品产生光电容信号，连续激光光源依次经过光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，用于使半导体样品的深能级缺陷电子态饱和，通过测量对比缺陷的电子态饱和时光电容信号和与未饱和时光电容信号的强弱，来检测判断缺陷对载流子复合的贡献，解决了目前普通单光源光电容法测量不能检测半导体内缺陷的问题。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例半导体深能级缺陷检测装置的结构组成示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例半导体深能级缺陷检测装置的检测原理图；
[0023]图3为本专利技术实施例中测量的宽光谱光源单色光照射铜铟镓硒电池得到的光电容信号与同时用宽光谱光源单色光与连续激光照射铜铟镓硒电池获得的光电容信号对比图；
[0024]其中：1
‑
宽光谱光源、2
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单色仪、3
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电子开关、4
‑
连续激光光源、5
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光纤合束器、6
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透镜、7
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冷阱、8
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半导体样品、9
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电容测试仪、10
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脉冲发生器、11
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计算机。
具体实施方式
[0025]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施本专利技术的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本
专利技术没有特别限制内容。
[0026]请参考图1，本专利技术实施例半导体深能级缺陷检测装置，其包括宽光谱光源1、单色仪2、电子开关3、连续激光光源4、光纤合束器5、透镜6、冷阱7、电容测试仪9和脉冲发生器10。宽光谱光源1经过单色仪2分光后通过电子开关3，再经过光纤合束器5至透镜6，从而聚焦至半导体样品8表面，用于使半导体样品8产生光电容信号。连续激光光源4经过光纤合束器5至透镜6聚焦至半导体样品8表面，用于使半导体样品8的缺陷电子态饱和，连续激光光源4的光子能量可调且其光子能量与半导体样品8内的任一深能级缺陷能级与价带的能量间隔相同，在光纤合束器5的作用下，连续激光光源4和单色仪2出射的单色光照射至半导体样品8上的位置一致。单色仪2用于对宽光谱光源1进行分光，从而实现出射光波长连续可调。电子开关3用于实现对单色仪2的出光信号进行通过与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体深能级缺陷检测装置，其特征在于：其包括宽光谱光源、单色仪、电子开关、连续激光光源、光纤合束器、透镜、冷阱、电容测试仪和脉冲发生器；所述脉冲发生器用于给所述电子开关提供脉冲控制信号；所述宽光谱光源依次经过所述单色仪、电子开关、光纤合束器和透镜后聚焦至半导体样品表面，用于激发半导体样品产生光电容信号；所述连续激光光源依次经过所述光纤合束器和透镜后聚焦至所述半导体样品表面，用于使所述半导体样品的深能级缺陷电子态饱和，在所述光纤合束器的作用下，所述连续激光光源和所述单色仪出射的单色光照射至所述半导体样品上的位置一致；所述冷阱用于放置半导体样品及改变所述半导体样品的温度；所述电容测试仪用于测量所述半导体样品的电容信号。2.如权利要求1所述的半导体深能级缺陷检测装置，其特征在于：其还包括计算机，与所述电容测试仪的输出相连，用于读取电容信号。3.如权利要求1所述的半导体深能级缺陷检测装置，其特征在于：所述宽光谱光源的光谱波长范围为300nm
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2000nm。4.如权利要求1所述的半导体深能级缺陷检测装置，其特征在于：所述单色仪光谱波长范围为300nm
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2000nm，出射光最小分辨率小于0.1nm/mm，最小步距小于0.005nm。5.如权利要求1所述的半导体深能级缺陷检测装置，其特征在于：所述脉冲发生器信号发生频率范围为1Hz～100MHz，最小脉冲宽度大于1ps。6.如权利要求1所述的半导体深能级缺陷检测装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王岩，徐鹏飞，罗帅，季海铭，
申请(专利权)人：江苏华兴激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：