[发明专利]近零偏时半导体红外光电探测器表面暗电流的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种近零偏时半导体红外光电探测器表面暗电流的测量方法，特别涉及一种通过变器件尺寸的方式对台面结构pin型半导体红外光电探测器的表面暗电流进行测量的方法。

背景技术

暗电流大小是关系到半导体红外光电探测器性能的一个很重要的指标。这是因为暗电流噪声是半导体红外光电探测器噪声一个很重要的来源，而探测器的探测率定义为等效噪声功率(NEP)的倒数。目前，国际上已有许多关于红外探测器暗电流机制的研究，对红外探测器的发展起到了很好的推动作用。暗电流的机制较为复杂，受很多因素的影响。总体来说，可以分为体电流和表面电流两部分。体电流受材料本身的性质、掺杂浓度、位错和缺陷密度的影响，主要与材料的生长有关，可以通过插入势垒层来增大体电阻，从而减小暗电流。表面电流则主要与表面悬挂键及界面态有关，可以通过表面钝化或在表面施加偏压进行抑制。

目前，要衡量器件钝化工艺的水平，可以通过变器件尺寸的方法，做出这组器件的变尺寸图像。该图像的横轴为单个器件的周长面积比，纵轴为对应的器件零偏动态电阻和器件面积乘积的倒数，不同的钝化工艺对应不同的曲线，通过曲线拟合，比较不同工艺曲线的斜率和截距，可以判断出不同钝化工艺的好坏程度，并可以计算得到不同工艺下器件的表面电阻率和体动态电阻与台面面积的乘积。但该方法目前却不能够算出单个器件的暗电流中表面电流所占百分比，从而无法测量出表面暗电流。如果知道了暗电流中表面电流和体电流各自所占组分比，在制作器件时可以帮助判断是器件结构的进行改进更重要还是器件工艺的改善更重要。而要精确计算出单个器件表面暗电流的大小，需要考虑暗电流形成的多种机制，所需参数繁多，计算复杂，计算量大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提出一种近零偏时半导体红外光电探测器表面暗电流的测量方法，以在近零偏时比较快速方便地测量出器件表面暗电流在总暗电流中所占组分比，从而得到表面暗电流的大小

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种近零偏时半导体红外光电探测器表面暗电流的测量方法，该方法包括：

步骤1：采用变尺寸光刻版对样品进行光刻，在样品表面形成多组不同尺寸的器件；

步骤2：对表面形成多组不同尺寸器件的样品进行解理，得到包含一组不同尺寸器件的芯片A，并将芯片A粘在铜热沉上；

步骤3：在铜热沉表面芯片A的周围制作多个焊点，通过球焊工艺将芯片A的不同尺寸器件的上电极引出至铜热沉上对应的焊点上；

步骤4：取一塑料面包板，在塑料面包板表面四周制作多个焊点，采用绝缘导线将塑料面包板上的焊点与源表相连接，制成测试夹具B；

步骤5：将铜热沉粘在塑料面包板上，并通过球焊工艺将铜热沉上的各个焊点用微带线引出至面包板上对应的焊点上，制成包含待测芯片A的被测器件C；

步骤6：将被测器件C放入不透光的密闭容器中，倒入液氮，盖上容器盖；

步骤7：用源表分别测量被测器件C中包含的芯片A上不同尺寸器件的I-V特性，并计算出对应于不同尺寸器件的零偏动态电阻R₀与器件台面面积S的乘积的倒数

步骤8：做出芯片A上那一组不同尺寸器件的变尺寸图像，不同尺寸的器件对应图中的一个点，横坐标为对应于该组各尺寸器件的p/S值，单位为cm^-1，其中p为器件台面的截面周长，S为器件的台面面积；纵坐标为测量得到的所述对应于各不同尺寸器件的零偏动态电阻与台面面积乘积的倒数单位为(Ω·cm²)^-1，用最小二乘法线性拟合后，得到直线的斜率a和截距b；

步骤9：通过所述的斜率a和截距b求出在器件的正常工作温度范围内，外加偏压为接近零的负偏压时，台面面积为S，截面周长为p的器件表面暗电流占总暗电流的比值结合测得的器件I-V特性，可以计算出在近零偏的负偏压下表面暗电流为

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、利用本发明提供的近零偏时半导体红外光电探测器表面暗电流的测量方法，由于采用的公式简单，所以实现简便，且易于操作。

2、利用本发明本发明提供的近零偏时半导体红外光电探测器表面暗电流的测量方法，由于不用考虑表面暗电流形成机制，所以不需要额外考虑其他难以测量的参数。

附图说明

为进一步说明本发明的内容，一下结合附图和具体事例对本发明做进一步的描述，其中：