近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，該方法通過在近零偏時(shí)測量出器件表面暗電流在總暗電流中所占組分比值從而根據(jù)公式得到表面暗電流的大小，其中，p為器件臺(tái)面的截面周長，S為器件的臺(tái)面面積，a為直線的斜率，b為直線的截距，I為所測得不同尺寸器件的I-V特性中在趨近于零的負(fù)偏壓下所對應(yīng)的器件總暗電流大小。
【專利說明】近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，特別涉及一種通過變器件尺寸的方式對臺(tái)面結(jié)構(gòu)pin型半導(dǎo)體紅外光電探測器的表面暗電流進(jìn)行測量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]暗電流大小是關(guān)系到半導(dǎo)體紅外光電探測器性能的一個(gè)很重要的指標(biāo)。這是因?yàn)榘惦娏髟肼暿前雽?dǎo)體紅外光電探測器噪聲一個(gè)很重要的來源，而探測器的探測率定義為等效噪聲功率(NEP)的倒數(shù)。目前，國際上已有許多關(guān)于紅外探測器暗電流機(jī)制的研究，對紅外探測器的發(fā)展起到了很好的推動(dòng)作用。暗電流的機(jī)制較為復(fù)雜，受很多因素的影響?？傮w來說，可以分為體電流和表面電流兩部分。體電流受材料本身的性質(zhì)、摻雜濃度、位錯(cuò)和缺陷密度的影響，主要與材料的生長有關(guān)，可以通過插入勢壘層來增大體電阻，從而減小暗電流。表面電流則主要與表面懸掛鍵及界面態(tài)有關(guān)，可以通過表面鈍化或在表面施加偏壓進(jìn)行抑制。
[0003]目前，要衡量器件鈍化工藝的水平，可以通過變器件尺寸的方法，做出這組器件的變尺寸圖像。該圖像的橫軸為單個(gè)器件的周長面積比，縱軸為對應(yīng)的器件零偏動(dòng)態(tài)電阻和器件面積乘積的倒數(shù)，不同的鈍化工藝對應(yīng)不同的曲線，通過曲線擬合，比較不同工藝曲線的斜率和截距，可以判斷出不同鈍化工藝的好壞程度，并可以計(jì)算得到不同工藝下器件的表面電阻率和體動(dòng)態(tài)電阻與臺(tái)面面積的乘積。但該方法目前卻不能夠算出單個(gè)器件的暗電流中表面電流所占百分比，從而無法測量出表面暗電流。如果知道了暗電流中表面電流和體電流各自所占組分比，在制作器件時(shí)可以幫助判斷是器件結(jié)構(gòu)的進(jìn)行改進(jìn)更重要還是器件工藝的改善更重要。而要精確計(jì)算出單個(gè)器件表面暗電流的大小，需要考慮暗電流形成的多種機(jī)制，所需參數(shù)繁多，計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提出一種近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，以在近零偏時(shí)比較快速方便地測量出器件表面暗電流在總暗電流中所占組分比，從而得到表面暗電流的大小
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，該方法包括:
[0008]步驟1:采用變尺寸光刻版對樣品進(jìn)行光刻，在樣品表面形成多組不同尺寸的器件；
[0009]步驟2:對表面形成多組不同尺寸器件的樣品進(jìn)行解理，得到包含一組不同尺寸器件的芯片A，并將芯片A粘在銅熱沉上；[0010]步驟3:在銅熱沉表面芯片A的周圍制作多個(gè)焊點(diǎn)，通過球焊工藝將芯片A的不同尺寸器件的上電極引出至銅熱沉上對應(yīng)的焊點(diǎn)上；
[0011]步驟4:取一塑料面包板，在塑料面包板表面四周制作多個(gè)焊點(diǎn)，采用絕緣導(dǎo)線將塑料面包板上的焊點(diǎn)與源表相連接，制成測試夾具B ;
[0012]步驟5:將銅熱沉粘在塑料面包板上，并通過球焊工藝將銅熱沉上的各個(gè)焊點(diǎn)用微帶線引出至面包板上對應(yīng)的焊點(diǎn)上，制成包含待測芯片A的被測器件C ;
[0013]步驟6:將被測器件C放入不透光的密閉容器中，倒入液氮，蓋上容器蓋；
[0014]步驟7:用源表分別測量被測器件C中包含的芯片A上不同尺寸器件的1-V特性，
并計(jì)算出對應(yīng)于不同尺寸器件的零偏動(dòng)態(tài)電阻Rtl與器件臺(tái)面面積S的乘積的倒數(shù)&;
[0015]步驟8:做出芯片A上那一組不同尺寸器件的變尺寸圖像，不同尺寸的器件對應(yīng)圖中的一個(gè)點(diǎn)，橫坐標(biāo)為對應(yīng)于該組各尺寸器件的P/S值，單位為cnT1，其中P為器件臺(tái)面的截面周長，S為器件的臺(tái)面面積；縱坐標(biāo)為測量得到的所述對應(yīng)于各不同尺寸器件的零偏
動(dòng)態(tài)電阻與臺(tái)面面積乘 積的倒數(shù)A，單位為(Ω ?cm2)—1，用最小二乘法線性擬合后，得到
直線的斜率a和截距b ；
[0016]步驟9:通過所述的斜率a和截距b求出在器件的正常工作溫度范圍內(nèi)，外加偏壓為接近零的負(fù)偏壓時(shí)，臺(tái)面面積為S，截面周長為P的器件表面暗電流占總暗電流的
比值
【權(quán)利要求】
1.一種近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，該方法包括: 步驟1:采用變尺寸光刻版對樣品進(jìn)行光刻，在樣品表面形成多組不同尺寸的器件；步驟2:對表面形成多組不同尺寸器件的樣品進(jìn)行解理，得到包含一組不同尺寸器件的芯片A，并將芯片A粘在銅熱沉上； 步驟3:在銅熱沉表面芯片A的周圍制作多個(gè)焊點(diǎn)，通過球焊工藝將芯片A的不同尺寸器件的上電極引出至銅熱沉上對應(yīng)的焊點(diǎn)上； 步驟4:取一塑料面包板，在塑料面包板表面四周制作多個(gè)焊點(diǎn)，采用絕緣導(dǎo)線將塑料面包板上的焊點(diǎn)與源表相連接，制成測試夾具B ; 步驟5:將銅熱沉粘在塑料面包板上，并通過球焊工藝將銅熱沉上的各個(gè)焊點(diǎn)用微帶線引出至面包板上對應(yīng)的焊點(diǎn)上，制成包含待測芯片A的被測器件C ； 步驟6:將被測器件C放入不透光的密閉容器中，倒入液氮，蓋上容器蓋； 步驟7:用源表分別測量被測器件C中包含的芯片A上不同尺寸器件的1-V特性，并計(jì)算出對應(yīng)于不同尺寸器件的零偏動(dòng)態(tài)電阻Rtl與器件臺(tái)面面積S的乘積的倒數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，步驟I中所述樣品從下至上依次包括襯底、P層、I層和和N層，其中襯底采用絕緣或半絕緣襯底，P層用于制作不同尺寸的器件的下電極，I層用于制作不同尺寸的器件光吸收層，N層用于制作不同尺寸的器件的上電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，步驟2中所述銅熱沉的表面積大于芯片A的表面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，步驟3中所述焊點(diǎn)與銅熱沉之間具有用于絕緣的介質(zhì)基片，該介質(zhì)基片是陶瓷、復(fù)合介質(zhì)或聚四氟乙烯材料，介質(zhì)基片的厚度200-600 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，步驟4中所述塑料面包板的表面積大于銅熱沉的表面積，所述源表用于測量不同尺寸器件的1-V特性，采用凱瑟琳2400源表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，步驟5中所述微帶線采用的材料是Au、Al或Cu,寬度為2-3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，步驟6中所述容器是密閉不透光，為了延長測試時(shí)間，應(yīng)選擇隔熱性能好的容器，防止液氮過早氣化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，步驟7中所述測量時(shí)偏壓范圍選擇在-0.3V~0.3V之間，測量步進(jìn)應(yīng)小于0.1mV。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近零偏時(shí)半導(dǎo)體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，其特征在于，步驟9中所述在近零偏的負(fù)偏壓下表面暗電流為
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103954819SQ201410121021
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】李瓊, 馬文全, 張艷華, 黃建亮 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所