[发明专利]用于检查带隙半导体结构的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体测试，更具体来说，本发明涉及对间接 带隙半导体材料的测试。

背景技术

光电制造是一个正在快速扩张的市场，其典型的年增长率高于百 分之三十(30％)。居主导地位的太阳能电池制造部分是基于多晶体 晶片的技术。在该产业中，总生产量的很大一部分低于规范并且被报 废，从而导致该产业每一年都遭受很大的财务损失。生产太阳能电池 涉及到开始于半导体裸晶片(例如硅)的高度专业化的处理步骤序列。

Bel’kov，VV等人的“Microwave-induced patterns in n-GaAs and their photoluminescence imaging(n-GaAs中的微波引发的模式及其光 致发光成像)”(Physical Review B，Vol.61，No.20，The American Physical Society，2000年5月15日，pp.13698-13702)描述了一种对 n-GaAs进行光致发光(PL)成像的技术。光致发光是由半导体材料响 应于光学激发而发射的光。利用所述光致发光成像，可以在均匀的微 波辐射下在均匀的n-GaAs层中无接触地研究高电子密度的自组织模 式。所述n-GaAs无接触样品被容纳在矩形波导中，所述矩形波导具有 用于观测的网状金属窗口，其耦合到微波发生器并且受到微波辐射。 包括所述n-GaAs样品的该组件在包含液体氦的致冷浴(bath cryostat) 中被冷却到4.2K，并且利用被组织成环状的几个红色(620nm)发光 二极管对其进行均匀照射。所述致冷器具有与所述网状金属窗口对准 的窗口。把视频摄影机定向成面向所述样品，光学器件和820nm(长 通)干涉滤波器被按照该顺序插入在所述致冷器窗口与所述摄影机之 间。该摄影机捕获3mm×4mm的图像，其中的某些图像显示出来自受 微波辐射的所述样品的光致发光中的黑点的形成。

Bel’kov的所述系统可以被用来测试n-GaAs，其是直接带隙半导 体。由于这种半导体中的光致发光效率很高，因此可以把相对较低功 率的LED用作光源以便引发光致发光，在所述光致发光中，所述源照 射发散。此外，所述波导和致冷器窗口的设置限制了所述摄影机的可 视区域。不利的是，这样仅仅允许测试较小的面积(3mm×7mm)。 此外，所述系统需要在由致冷器产生的低温下来测试样品。Bel’kov的 所述配置允许通过所述视频摄影机来捕获来自所述LED的源照射。所 述长通滤波器意在阻断来自所述LED的照射并且把高于820nm的光致 发光透射到所述摄影机，但是同时也把来自所述LED的高于820nm的 任何照射都透射了到该摄影机。对于n-GaAs样品来说，所生成的高效 率光致发光大大超出来自所述LED的任何不合期望的照射。根据这些 限制以及其他限制，Bel’kov的所述系统不适于测试间接带隙半导体。

Masarotto等人的“Development of a UV scanning photoluminescence appa ratus for SiC characterization(开发用于SiC 表征的UV扫描光致发光设备)”(Eur J AP 20，141-144，2002)描 述了一种用于表征SiC的经过适配的扫描PL设备。通过利用具有1μ m步长的x-y扫描台以及通过显微场透镜聚焦的双Ar⁺激光束扫描所述 样品而获得PL映射，其中的光点直径为4μm。可以获得积分PL强 度或者光谱分辨的PL。该系统按照逐点方式扫描PL。这种系统的不 利之处在于，由于所述扫描操作，在任何给定时间仅仅允许测试较小 面积(即一点)。无法在大面积的均匀照射下在所述样品的大面积上 同时捕获光致发光，而如果可以的话则将是半导体器件的更好的近似 操作条件。此外，这种系统由于该系统的扫描操作而较慢。

因此，需要一种用于间接带隙半导体结构(特别是硅)的检查系 统，其中包括在其他情况下可能导致报废的半导体电池的裸晶片或部 分处理过的晶片。

发明内容