CN111913090B - 非接触式判断半导体材料导电类型的方法 - Google Patents
非接触式判断半导体材料导电类型的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111913090B CN111913090B CN202010710186.5A CN202010710186A CN111913090B CN 111913090 B CN111913090 B CN 111913090B CN 202010710186 A CN202010710186 A CN 202010710186A CN 111913090 B CN111913090 B CN 111913090B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor material
- operational amplifier
- measuring electrode
- light source
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2648—Characterising semiconductor materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2601—Apparatus or methods therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明公开了非接触式判断半导体材料导电类型的方法。现有方法在测试后会造成半导体材料表面损坏。本发明方法在待测半导体晶片表面上方布置测量电极和参考电极,电极为透明导电玻璃,导电面朝下;两个电极的导电面分别接接运算放大器的同向和反向输入端;测量电极上方设置加热用光源。首先关闭光源,调节运算放大器输出电压为0,然后开启光源加热晶片局部表面,当运算放大器有信号输出,关闭光源;3~5秒后,检测运算放大器的输出电压极性:如果极性为正,则半导体材料为P型;如果极性为负,则半导体材料为N型。本发明方法避免了样品损伤,操作简单,易实现自动化,同时避免半导体材料因受热而进入本征激发状态,导致判断失效或者错误判断。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域,涉及一种非接触式判断半导体材料导电类型的方法。
背景技术
半导体材料的导电类型是半导体材料重要的参数之一。施主掺杂的半导体材料为N型,导电以导带电子为主;受主掺杂的半导体材料的P型,导电以价带空穴为主。在研究和生产中,技术人员经常需要了解半导体材料的导电类型。常用的判断半导体材料导电类型的方法包括热电势、整流、霍尔效应等。其中热电势法又可以分为热探针法和冷探针法。上述方法都有一个共同的缺点,就是都需要有探针或者电极与半导体材料接触,导致测试后半导体材料表面受到损坏,造成经济上的损失。发明专利201711362145.6提出了一种利用吸收光谱无损判断导SiC材料电类型的方法。该方法先测量出SiC的吸收光谱,再通过吸收光谱计算出禁带宽度,然后根据禁带宽度数值判断SiC的导电类型。该方法存在以下不足:1)该方法仅对SiC材料适用;2)对正面抛光但背面喷砂的晶片,因测量透射光谱困难(吸收光谱一般由透射光谱换算得到,背面喷砂的晶片无法透光),所以很难获得禁带宽度的数据;3)从透射光谱确定禁带宽度的方法不够规范,极易引起禁带宽度测量上的误差,从而得出错误的结论,严格说应该按照Tauc方程定义的切线法确定禁带宽度;4)由于从测量吸收光谱及计算禁带宽度过程复杂,需要人工参与,速度慢,很难实现自动化大批量筛选。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足,提供一种非接触式判断半导体材料导电类型的方法,可以无损判断半导体材料的导电类型,具有易实现、分析速度快、实现自动化大批量测量等优点。
本发明方法具体是:
在待测半导体晶片表面上方布置测量电极和参考电极;所述的测量电极和参考电极为尺寸形状相同的透明导电玻璃;
测量电极和参考电极靠近待测半导体晶片表面,导电玻璃的导电面朝下,面对晶片表面,测量电极和参考电极与待测半导体晶片表面距离相同;
将测量电极的导电面接运算放大器的同向输入端,参考电极的导电面接运算放大器的反向输入端,运算放大器的输出端接检测仪器;
在测量电极正上方设置光源,光源出射光通过凸透镜,透过测量电极后聚焦在待测半导体晶片表面。
检测时,首先关闭光源,调节运算放大器的偏置使输出电压V0为0;然后开启光源,使测量电极正下方的晶片局部表面的温度逐步升高,同时检测仪器监测运算放大器的输出端;当监测到运算放大器有信号输出时,关闭光源;等待3~5秒后,通过检测仪器检测运算放大器的输出电压极性:如果输出电压极性为正,则半导体材料为P型;如果输出电压极性为负,则半导体材料为N型。
进一步,所述的测量电极和参考电极的正投影在待测半导体晶片范围内,同时二者之间的中心距离大于电极自身尺寸的3倍。
进一步,所述的运算放大器为前级是MOS器件的仪表放大器。
进一步,所述的检测仪器为万用表或数据采集系统。
本发明方法以光照热替代接触式加热,以电容耦合代替接触连接,避免了常规热探针法、整流法及霍尔效应测试法等判断半导体材料导电类型过程中样品的损伤。由于没有电极接触,整个操作过程非常简单,测量过程极易实现自动化。本发明方法有效避免半导体材料因受热而进入本征激发状态,导致导电类型判断失效或者不正确的情况。
附图说明
图1为本发明方法示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种非接触式判断半导体材料导电类型的方法,具体是:
在待测半导体晶片1表面上方布置测量电极2和参考电极3。测量电极2和参考电极3为尺寸形状相同的透明导电玻璃。测量电极2和参考电极3的正投影在待测半导体晶片1范围内,同时二者的相互中心距离大于电极自身尺寸的3倍。
测量电极2和参考电极3靠近待测半导体晶片1表面,其导电面朝下,面对待测半导体晶片1的表面,测量电极2和参考电极3与待测半导体晶片1表面的距离相同,导电面与晶片表面的距离越近越好,但不能接触晶片表面,以免造成损伤。测量电极2的导电面和参考电极3的导电面分别与晶片局部表面形成电容结构。
测量电极2的导电面接运算放大器4的同向输入端,参考电极3的导电面接运算放大器4的反向输入端,运算放大器4为前级是MOS器件的仪表放大器。通过万用表5测量仪表放大器的输出,或者仪表放大器的输出端接数据采集系统6,通过数据收集系统6的屏幕观测信号随时间的变化,数据采集系统6为成熟产品。
测量电极2正上方设置光源7,光源出射光直射测量电极2,光路上设置聚焦用凸透镜8。光源7发出的光穿过凸透镜8、测量电极2聚焦在待测半导体晶片1表面。
检测时,首先关闭光源7,调节运算放大器4的偏置使输出电压V0为0;然后开启光源7,使测量电极2正下方的晶片局部表面的温度逐步升高,该部位载流子向四周扩散,导致该部位处的载流子浓度下降,同时监测运算放大器4的输出端;当监测到运算放大器4有信号输出,关闭光源7;3~5秒后,通过万用表5或数据采集系统6检测运算放大器4的输出电压极性:如果输出电压极性为正,即测量电极2带正电,而与其相对的半导体材料表面带负电,表明测量电极2下方的半导体表面缺少正电荷,即热扩散流失的是带正电的空穴,因此半导体材料为P型;反之,如果输出电压极性为负,即测量电极2带负电,而与其相对的半导体材料表面带正电,表明测量电极2下方的半导体表面缺少负电荷,即热扩散流失的是带负电的电子,因此半导体材料为N型。
对于半导体材料,测量时需要避免半导体材料表面温升过高导致半导体进入本征激发状态,因为当半导体材料进入本征激发状态时,P型、N型和本征Si无法区分。半导体材料进入本征激发状态的温度与其禁带宽度有关,禁带宽度越大,容许的温升越高,反之容许的温升越低。本方法在测量时实时监控放大器输出端的电压,一旦出现信号即停止光照加热,可有效防止半导体材料因为温度过高而进入本征激发状态。为了避免光照产生的本征激发对载流子浓度的影响,导电类型测量必须在光照结束后进行。一般情况下光照激发产生的非平衡载流子寿命不会超过1秒,因此光照结束3~5秒后进行导电类型测量,即可避免光照产生的本征激发载流子的影响。
Claims (4)
1.非接触式判断半导体材料导电类型的方法,其特征在于,该方法具体是:
在待测半导体晶片表面上方布置测量电极和参考电极;所述的测量电极和参考电极为尺寸形状相同的透明导电玻璃;测量电极和参考电极的正投影在待测半导体晶片范围内,同时二者之间的中心距离大于电极自身尺寸的3倍;
测量电极和参考电极靠近待测半导体晶片表面,导电玻璃的导电面朝下,面对晶片表面,测量电极和参考电极与待测半导体晶片表面距离相同;
将测量电极的导电面接运算放大器的同向输入端,参考电极的导电面接运算放大器的反向输入端,运算放大器的输出端接检测仪器;
在测量电极正上方设置光源,光源出射光通过凸透镜,透过测量电极后聚焦在待测半导体晶片表面;
检测时,首先关闭光源,调节运算放大器的偏置使输出电压V0为0;然后开启光源,使测量电极正下方的晶片局部表面的温度逐步升高,同时检测仪器监测运算放大器的输出端;当监测到运算放大器有信号输出时,关闭光源;等待3~5秒后,通过检测仪器检测运算放大器的输出电压极性:如果输出电压极性为正,则半导体材料为P型;如果输出电压极性为负,则半导体材料为N型。
2.如权利要求1所述的非接触式判断半导体材料导电类型的方法,其特征在于:所述的运算放大器为前级是MOS器件的仪表放大器。
3.如权利要求1所述的非接触式判断半导体材料导电类型的方法,其特征在于:所述的检测仪器为万用表。
4.如权利要求1所述的非接触式判断半导体材料导电类型的方法,其特征在于:所述的检测仪器为数据采集系统。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010710186.5A CN111913090B (zh) | 2020-07-22 | 2020-07-22 | 非接触式判断半导体材料导电类型的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010710186.5A CN111913090B (zh) | 2020-07-22 | 2020-07-22 | 非接触式判断半导体材料导电类型的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111913090A CN111913090A (zh) | 2020-11-10 |
CN111913090B true CN111913090B (zh) | 2021-04-30 |
Family
ID=73280226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010710186.5A Active CN111913090B (zh) | 2020-07-22 | 2020-07-22 | 非接触式判断半导体材料导电类型的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111913090B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102662096A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-12 | 南昌航空大学 | 一种半导体材料表面光电压的测量方法 |
CN103439641A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-11 | 广州市昆德科技有限公司 | 基于表面光电压法的半导体材料参数测试仪及测试方法 |
CN104142464A (zh) * | 2014-08-08 | 2014-11-12 | 浙江大学 | 一种太阳能级单晶硅中载流子浓度的测量方法 |
CN107132497A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-09-05 | 西安工业大学 | 用于无损检测半导体薄膜霍尔效应的基片及其制备方法 |
CN108957275A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-07 | 韩华新能源(启东)有限公司 | 硅片导电类型判别方法及基于该判别方法的判别设备和测试仪 |
CN109065466A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-21 | 南通大学 | 一种p型碳化硅晶体的无损判定 |
CN110907792A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-24 | 湘潭大学 | 一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7263740B2 (ja) * | 2018-11-06 | 2023-04-25 | 富士電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
-
2020
- 2020-07-22 CN CN202010710186.5A patent/CN111913090B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102662096A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-09-12 | 南昌航空大学 | 一种半导体材料表面光电压的测量方法 |
CN103439641A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-11 | 广州市昆德科技有限公司 | 基于表面光电压法的半导体材料参数测试仪及测试方法 |
CN104142464A (zh) * | 2014-08-08 | 2014-11-12 | 浙江大学 | 一种太阳能级单晶硅中载流子浓度的测量方法 |
CN107132497A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-09-05 | 西安工业大学 | 用于无损检测半导体薄膜霍尔效应的基片及其制备方法 |
CN108957275A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-07 | 韩华新能源(启东)有限公司 | 硅片导电类型判别方法及基于该判别方法的判别设备和测试仪 |
CN109065466A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-21 | 南通大学 | 一种p型碳化硅晶体的无损判定 |
CN110907792A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-24 | 湘潭大学 | 一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
《Microcontroller-based test system for determining the P-N type and Seebeck coefficient of the thermoelectric semiconductors》;S.Dişlitaş等;《Measurement》;20190630;全文 * |
《光伏法测量AlAs/GaAs超晶格子带间光跃迁》;朱文章等;《半导体学报》;19920731;全文 * |
《利用漫反射光谱研究SrAl2O4长余辉材料中Dy3+和Eu2+相关陷阱能级》;傅佳意等;《材料科学与工程学报》;20181231;全文 * |
《半导体光电特性的表面光电压谱表征》;王华英等;《河北建筑科技学院学报》;20040630;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111913090A (zh) | 2020-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8902428B2 (en) | Process and apparatus for measuring the crystal fraction of crystalline silicon casted mono wafers | |
CN103364707B (zh) | 大功率led芯片封装质量检测方法 | |
CN102445437B (zh) | 一种浊度测量方法及装置 | |
JPH02119236A (ja) | 直線状定フォトン束光電圧測定値から少数担体拡散長を判定するための方法および装置 | |
CN102460126B (zh) | 使用非均匀光激发的材料或器件特征 | |
CN108957275A (zh) | 硅片导电类型判别方法及基于该判别方法的判别设备和测试仪 | |
CN111913090B (zh) | 非接触式判断半导体材料导电类型的方法 | |
CN203011849U (zh) | 硅片缺陷检测装置 | |
JP2004241449A (ja) | 太陽電池の性能評価装置および性能評価方法 | |
CN108169428B (zh) | 一种甲醛气体、湿度和温度集成监测设备 | |
Ozhikenov et al. | Development of technologies, methods and devices of the functional diagnostics of microelectronic sensors parts and components | |
CN105866072A (zh) | 基于冷光源的凝血检测方法以及装置 | |
CN208060387U (zh) | 一种多功能甲醛气体实时监测装置 | |
CN109709165A (zh) | 一种基于相对介电常数的洗碗机洁净度检测方法 | |
TWI417559B (zh) | 太陽能電池的電性分析方法 | |
CN210119436U (zh) | 一种带遮光通气接头的紫外光测量臭氧浓度的装置 | |
CN102183717B (zh) | 四针压敏电阻测试仪及其分级测试方法 | |
CN103063729A (zh) | 检测外延硅缺陷的方法 | |
CN1041560C (zh) | 电偶丝材热电势均匀性连续检测装置及方法 | |
JPS6025244A (ja) | 半導体評価用装置 | |
CN218674738U (zh) | 一种集成拉曼光谱、光吸收和电学信号的原位测试腔体 | |
CN216309710U (zh) | 一种表面清洁度测试装置 | |
CN214516057U (zh) | 一种硅片检测装置及硅片分选设备 | |
JPH0543276B2 (zh) | ||
CN101718846A (zh) | 一种检测薄膜太阳能电池板电性能的方法及其检测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |