CN108680850A - 少子寿命检测装置及检测方法 - Google Patents

少子寿命检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半导体技术领域，公开的一种少子寿命检测方法包括：获取体少子寿命数值；获取体分布特征参数；根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数得到少子寿命密度和有效少子寿命。本申请在获取体少子寿命数值的同时，又获取了半导体层体分布特征参数，将体少子寿命数值和体分布特征参数结合得出少子寿命密度和有效少子寿命，该检测方法准确度高，有利于真实反映少子寿命以及对半导体层材料的性能。

Description

少子寿命检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种少子寿命检测装置及检测方法。
背景技术
随着以微电子工业为代表的高科技产业的蓬勃发展，半导体材料的研究、开发和应用成为工业领域优先发展的重要方向。在半导体材料的研究工作中，少子(少数载流子)寿命的大小直接与半导体器件的性能有关，是半导体材料的重要参数之一。
现有测量少子寿命的方法大多是基于光电导衰减原理，包括光注入产生电子-空穴和微波探测信号的变化两个过程。具体测量原理为：激光注入半导体材料产生电子-空穴对，测试样品电导率增加；当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这种衰减趋势反映了少子的衰减趋势，通过观测电导率随时间变化的趋势可以测得少子的寿命。
然而，很多外界因素也会影响到少子的寿命，例如，被外界光照射的半导体层的体分布特征参数等。因此，根据电导率随时间的变化趋势测得的少子寿命的传统测试方法准确性较低，无法真实反应半导体材料的性能。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是提高少子寿命测量的准确性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种少子寿命的检测方法，包括：
获取体少子寿命数值；
获取体分布特征参数；
根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命。
可选地，所述获取体少子寿命数值的步骤，具体包括以下步骤：
采用外界光源照射待测体表面；
通过观测待测体电导率随时间变化的趋势计算得出体少子寿命数值。
可选地，所述获取体分布特征参数的步骤，具体包括以下步骤：
采用偏振光源照射待测体表面；
测量得到反射光偏振态，计算得到待测体的体分布特征参数。
可选地，所述体分布特征参数包括待测体的厚度和待测区域的折射率。
可选地，还包括以下步骤：
根据所述待测体的厚度和待测区域的折射率通过公式(1)计算得出有效厚度：
h有效＝(n1/n0)*h 公式(1)；
其中，h有效为有效厚度，n1为测得的待测区域的折射率，n0为待测区域的理论折射率，h为待测体的厚度。
可选地，还包括以下步骤：
获取待测体的待测区域面积。
可选地，所述根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命的步骤，具体包括以下步骤：
通过公式(2)计算得出少子寿命密度：
少子寿命密度＝Peak/(A*h) 公式(2)；
通过公式(3)计算得出有效少子寿命：
有效少子寿命＝少子寿命密度*(h有效*A) 公式(3)；
其中，Peak为体少子寿命数值，A为待测区域面积。
可选地，所述体分布特征参数还包括待测体目标区域的折射率；
还包括以下步骤：
根据所述待测体的厚度和待测体目标区域的折射率通过公式(4)计算得出有效厚度：
h有效’＝(n2/n0)*h 公式(4)；
其中，h有效’为有效厚度，n2为目标区域的折射率，n0为目标区域的理论折射率，h为待测体的厚度。
可选地，所述根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命的步骤，具体包括以下步骤：
获取待测体的目标区域面积；
通过所述公式(2)计算得出少子寿命密度；
通过公式(5)计算得出有效少子寿命:
有效少子寿命＝少子寿命密度*(h有效’*B) 公式(5)；
其中，B为目标区域面积。
本发明还提供了一种少子寿命检测装置，包括：
第一获取单元，用于获取体少子寿命数值；
第二获取单元，用于获取体分布特征参数；
计算单元，用于根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命。
本发明的技术方案相对于现有技术具有如下优点：
本发明提供的少子寿命检测方法，首先获取体少子寿命数值，并同时获取体分布特征参数，然后根据获取的体少子寿命数值和体分布特征参数得到少子寿命密度和有效少子寿命。
传统的少子寿命检测方法一般都是通过观测半导体层电导率随时间变化的趋势来获得少子寿命，并未将影响到半导体层少子寿命的其他因素考虑在内，因此无法真实准确检测出半导体材料的性能。本申请在获取体少子寿命数值的同时，又获取了半导体层体分布特征参数，将体少子寿命数值和体分布特征参数结合在一起得到少子寿命密度和有效少子寿命，该检测方法准确度高，有利于真实反映少子寿命以及对半导体层材料的性能。
本发明提供的少子寿命检测方法，获取体少子寿命数值的步骤，具体包括采用外界光源照射待测体表面，再通过观测待测体电导率随时间变化的趋势得到体少子寿命数值。该获取体少子寿命数值的方法，原理较为简单，操作方便，并且准确性高。
本发明提供的少子寿命检测方法，获取体分布特征参数的步骤具体包括采用偏振光源照射待测体表面；测量得到反射光偏振态，计算得到待测体的体分布特征参数。该测量方法属于无损测量，无需直接对待测物进行接触，不会对待测物造成损伤，并且测量方法较为简便，易于操作。
本发明提供的少子寿命检测方法，体分布特征参数包括待测体的厚度和待测区域的折射率。由此，在进行少子寿命密度和有效少子寿命的计算过程中，将待测体的厚度以及待测区域的折射率也考虑在内，使得测量结果更真实准确。
本发明提供的少子寿命检测方法，体分布特征参数还包括待测体目标区域的折射率以及待测体目标区域的面积，由此，可以针对性地得到目标区域的有效少子寿命，该检测方法更具实际意义。
本发明提供的少子寿命检测装置，包括：第一获取单元，用于获取体少子寿命数值；第二获取单元，用于获取体分布特征参数；计算单元，用于根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命。通过第一获取单元获取体少子寿命数值的同时，又通过第二获取单元获取了半导体层体分布特征参数，然后通过计算单元将体少子寿命数值和体分布特征参数结合在一起得到少子寿命密度和有效少子寿命，通过该检测装置得出的检测结果准确度高，有利于真实反映少子寿命以及对半导体层材料的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的少子寿命检测方法的流程图；
图2-5为本发明提供的少子寿命检测装置的结构示意图；
附图标记：
1-第一获取单元；11-照射单元；12-第一测量单元；
2-第二获取单元；21-第二照射单元；22-第二测量单元；
3-计算单元；31-第一计算单元；32-第二计算单元；33-第三计算单元；
4-第三获取单元。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种少子寿命的检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、获取体少子寿命数值；
步骤S2、获取体分布特征参数；
步骤S3、根据体少子寿命数值和体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命。
作为本实施例的一种实施方式，步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S11、采用外界光源照射待测体表面；本实施例中，待测体为半导体层，选自但不限于非晶硅材质、多晶硅材质、金属氧化物半导体材质等中的任一种，通过外界光源照射待测体表面，以产生电子-空穴对。其中，外界光源选自但不限于紫外光源、激光光源等光源中的任一种，选择的外界光源根据待测体的材质而定，以保证能够激发出待测体内的电子-空穴对为准。
步骤S12、通过观测待测体电导率随时间变化的趋势计算得出体少子寿命数值。具体地，当待测体中的电子-空穴对产生后，电导率会增加，当撤去外界光源时，电导率会随着时间变化而衰减，通过观测衰减趋势得出体少子寿命数值。该方法原理较为简单，操作方便，并且准确性高。
本实施例中，可以采用微波光电导探测仪进行体少子寿命数值的计算，计算结果可以是时间值τ，也可以是电压峰值Peak，下文中以Peak作为体少子寿命数值进行计算。
作为本实施例的一种实施方式，步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21、采用偏振光源照射待测体表面；本实施例中，偏振光源选自但不限于紫外光、红外光等中的任一种，预先获取偏振光源的偏振态，即幅度和相位，再将偏振光源照射待测体表面。
步骤S22、测量得到反射光偏振态，计算得到待测体的体分布特征参数。具体地，照射到待测体表面的偏振光源被反射，测量反射光的偏振态，通过比较偏振光源的原始偏振态和反射后的偏振光的偏振态，计算得出待测体的体分布特征参数。
该测量方法属于无损测量，无需直接对待测物进行接触，不会对待测物造成损伤，并且测量方法较为简便，易于操作。
本实施例中，可以采用椭偏仪进行待测体体分布特征参数的测量，也可以采用其他可以实现上述测量功能的设备，均属于本发明的保护范围。
作为本实施例的一种实施方式，体分布特征参数包括待测体的厚度和待测区域的折射率。本实施例中，还包括以下步骤：
根据计算得到的待测体的厚度和待测区域的折射率通过公式(1)计算得出有效厚度：
h有效＝(n1/n0)*h 公式(1)；
其中，h有效为有效厚度，n1为测得的待测区域的折射率，n0为待测区域的理论折射率，h为待测体的厚度。
由于在待测体的厚度方向上折射率是变化的，因此在测量时不能用一个单一值作为待测体的厚度，本实施例中，按照测量得到的折射率和理论折射率按照权重比例计算得出有效厚度，后续使用有效厚度作为参数，测量结果更精确。
作为本实施例的一种实施方式，还包括获取待测体的待测区域面积的步骤。
作为本实施例的一种实施方式，根据体少子寿命数值和体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命的步骤，具体包括以下步骤：
通过公式(2)计算得出少子寿命密度：
少子寿命密度＝Peak/(A*h) 公式(2)；
通过公式(3)计算得出有效少子寿命：
有效少子寿命＝少子寿命密度*(h有效*A) 公式(3)；
其中，Peak为体少子寿命数值，A为待测区域面积。
由此，在进行少子寿命密度和有效少子寿命的计算过程中，将待测体的厚度以及待测区域的折射率也考虑在内，测量结果更真实准确。
作为本实施例的一种实施方式，体分布特征参数还包括待测体目标区域的折射率；其中，目标区域的面积小于待测区域的面积。
还包括以下步骤：
根据待测体的厚度和待测体目标区域的折射率通过公式(4)计算得出有效厚度：
h有效’＝(n2/n0)*h 公式(4)；
其中，h有效’为有效厚度，n2为目标区域的折射率，n0为目标区域的理论折射率，h为待测体的厚度。
由此，可以针对性地得到目标区域的有效少子寿命，该检测方法更具实际意义。
作为本实施例的一种实施方式，还包括获取待测体的目标区域面积的步骤；根据体少子寿命数值和体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命的步骤，具体包括以下步骤：
通过公式(2)计算得出少子寿命密度；
通过公式(5)计算得出有效少子寿命:
有效少子寿命＝少子寿命密度*(h有效’*B) 公式(5)；
其中，B为目标区域面积。
本实施例记载的少子寿命的检测方法，在获取体少子寿命数值的同时，又获取了半导体层体分布特征参数，将体少子寿命数值和体分布特征参数结合得到少子寿命密度和有效少子寿命，该检测方法准确度高，有利于真实反映少子寿命以及对半导体层材料的性能。
实施例2
本实施例提供了一种少子寿命检测装置，包括第一获取单元1、第二获取单元2和计算单元3，其中：
第一获取单元1用于获取体少子寿命数值；
本实施例中，第一获取单元1包括第一照射单元11和第一测量单元12，其中：
第一照射单元11用于采用外界光源照射待测体表面，本实施例中，待测体为半导体层，选自但不限于非晶硅材质、多晶硅材质、金属氧化物半导体材质等中的任一种，外界光源选自但不限于紫外光源、激光光源等光源中的任一种，选择的外界光源根据待测体的材质而定，以保证能够激发出待测体内的电子-空穴对为准；
第一测量单元12用于通过观测待测体电导率随时间变化的趋势计算得出体少子寿命数值，具体地，当待测体中的电子-空穴对产生后，电导率会增加，当撤去外界光源时，电导率会随着时间变化而衰减，通过第一测量单元12观测衰减趋势得出体少子寿命数值。该工作原理较为简单，操作方便，并且准确性高。本实施例中，第一测量单元12可以为微波光电导探测仪。
第二获取单元2用于获取体分布特征参数；
本实施例中，第二获取单元2包括第二照射单元21和第二测量单元22，其中：
第二照射单元21用于采用偏振光源照射待测体表面，本实施例中，偏振光源选自但不限于紫外光、红外光等中的任一种，预先获取偏振光源的偏振态，即幅度和相位，再将偏振光源照射待测体表面；
第二测量单元22用于测量得到反射光偏振态，计算得到待测体的体分布特征参数，具体地，通过第二照射单元21照射到待测体表面的偏振光源被反射时，通过第二测量单元22测量反射光的偏振态，并通过比较偏振光源的原始偏振态和反射后的偏振光的偏振态，计算得出待测体的体分布特征参数。本实施例中，第二测量单元22可以为椭偏仪。
作为本实施例的一种实施方式，体分布特征参数包括待测体的厚度和待测区域的折射率。
计算单元3用于根据体少子寿命数值和体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命。
作为本实施例的一种实施方式，计算单元3包括第一计算单元31、第二计算单元32和第三计算单元33，其中：
第一计算单元31用于根据计算得到的待测体的厚度和待测区域的折射率通过公式(1)计算得出有效厚度：
h有效＝(n1/n0)*h 公式(1)；
其中，h有效为有效厚度，n1为测得的待测区域的折射率，n0为待测区域的理论折射率，h为待测体的厚度。
由于在待测体的厚度方向上折射率是变化的，因此在测量时不能用一个单一值作为待测体的厚度，本实施例中，按照测量得到的折射率和理论折射率按照权重比例计算得出有效厚度，后续使用有效厚度作为参数，测量结果更精确。
本实施例中，还包括第三获取单元4，用于获取待测区域的面积。
第二计算单元32用于根据体少子寿命数值和体分布特征参数计算少子寿命密度，本实施例中，采用以下公式(2)计算：
少子寿命密度＝Peak/(A*h) 公式(2)；
第三计算单元33用于根据少子寿命密度计算有效少子寿命,本实施例中，采用以下公式(3)计算：
有效少子寿命＝少子寿命密度*(h有效*A) 公式(3)；
其中，Peak为体少子寿命数值，A为待测区域面积。
由此，在进行少子寿命密度和有效少子寿命的计算过程中，将待测体的厚度以及待测区域的折射率也考虑在内，测量结果更真实准确。
作为本实施例的一种实施方式，体分布特征参数还包括待测体目标区域的折射率；其中，目标区域的面积小于待测区域的面积，则第一计算单元31用于根据计算得到的待测体的厚度和目标区域的折射率通过以下公式(4)计算得出有效厚度：
h有效’＝(n2/n0)*h 公式(4)；
其中，h有效’为有效厚度，n2为目标区域的折射率，n0为目标区域的理论折射率，h为待测体的厚度。
由此，可以针对性地得出目标区域的有效少子寿命，该检测方法更具实际意义。
作为本实施例的一种实施方式，第三获取单元4还用于获取待测体的目标区域面积，则第三计算单元33根据公式(2)计算得出的少子寿命密度通过以下公式(5)计算得出有效少子寿命：
有效少子寿命＝少子寿命密度*(h有效’*B) 公式(5)；
其中，B为目标区域面积。
本发明提供的少子寿命检测装置，通过第一获取单元1获取体少子寿命数值的同时，又通过第二获取单元2获取了半导体层体分布特征参数，然后通过计算单元3将体少子寿命数值和体分布特征参数结合在一起计算得出少子寿命密度和有效少子寿命，通过该检测装置得出的检测结果准确度高，有利于真实反映少子寿命以及对半导体层材料的性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种少子寿命的检测方法，其特征在于，包括：
获取体少子寿命数值；
获取体分布特征参数；
根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命。
2.根据权利要求1所述的少子寿命的检测方法，其特征在于，所述获取体少子寿命数值的步骤，具体包括以下步骤：
采用外界光源照射待测体表面；
通过观测待测体电导率随时间变化的趋势计算得出体少子寿命数值。
3.根据权利要求1或2所述的少子寿命的检测方法，其特征在于，所述获取体分布特征参数的步骤，具体包括以下步骤：
采用偏振光源照射待测体表面；
测量得到反射光偏振态，计算得到待测体的体分布特征参数。
4.根据权利要求1-3任一项所述的少子寿命的检测方法，其特征在于，所述体分布特征参数包括待测体的厚度和待测区域的折射率。
5.根据权利要求1-4任一项所述的少子寿命的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：
根据所述待测体的厚度和待测区域的折射率通过公式(1)计算得出有效厚度：
h有效＝(n1/n0)*h 公式(1)；
其中，h有效为有效厚度，n1为测得的待测区域的折射率，n0为待测区域的理论折射率，h为待测体的厚度。
6.根据权利要求1-5任一项所述的少子寿命的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：
获取待测体的待测区域面积。
7.根据权利要求1-6任一项所述的少子寿命的检测方法，其特征在于，所述根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命的步骤，具体包括以下步骤：
通过公式(2)计算得出少子寿命密度：
少子寿命密度＝Peak/(A*h) 公式(2)；
通过公式(3)计算得出有效少子寿命：
有效少子寿命＝少子寿命密度*(h有效*A) 公式(3)；
其中，Peak为体少子寿命数值，A为待测区域面积。
8.根据权利要求1-7任一项所述的少子寿命的检测方法，其特征在于，所述体分布特征参数还包括待测体目标区域的折射率；
还包括以下步骤：
根据所述待测体的厚度和待测体目标区域的折射率通过公式(4)计算得出有效厚度：
h有效’＝(n2/n0)*h 公式(4)；
其中，h有效’为有效厚度，n2为目标区域的折射率，n0为目标区域的理论折射率，h为待测体的厚度。
9.根据权利要求1-8任一项所述的少子寿命的检测方法，其特征在于，所述根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命的步骤，具体包括以下步骤：
获取待测体的目标区域面积；
通过所述公式(2)计算得出少子寿命密度；
通过公式(5)计算得出有效少子寿命:
有效少子寿命＝少子寿命密度*(h有效’*B) 公式(5)；
其中，B为目标区域面积。
10.一种少子寿命检测装置，其特征在于，包括：
第一获取单元(1)，用于获取体少子寿命数值；
第二获取单元(2)，用于获取体分布特征参数；
计算单元(3)，用于根据所述体少子寿命数值和所述体分布特征参数计算得出少子寿命密度和有效少子寿命。
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