[发明专利]一种测量半导体掺杂浓度的方法

权利要求书

1.一种测量半导体掺杂浓度的方法，其特征在于如下步骤：

(1)将强度调制的激发光和连续的探测光同时照射到掺杂半导体上同一或相邻位置，半导体因吸收激发光能量产生自由载流子，载流子复合发光产生辐射信号S_PCR，透射的探测光也因自由载流子的吸收而形成自由载流子吸收信号S_FCA，通过锁相放大器可同时测得两信号的振幅值和相位值；

(2)固定激发光与探测光之间间距Δd不变，改变激发光的调制频率f，重复上述过程，得到Δd不变时每一频率所对应的输出信号，包括复合辐射信号S_PCR的一次谐波振幅值A_PCR(f)和相位值φ_PCR(f)以及自由载流子吸收信号S_FCA的一次谐波振幅值A_FCA(f)和相位值φ_FCA(f)；

(3)固定激发光的调制频率f不变，改变激发光与探测光之间的间距Δd，重复上述过程，得到某一频率时不同间距对应的输出信号，包括复合辐射信号S_PCR的一次谐波振幅值A_PCR(Δd)和相位值φ_PCR(Δd)以及自由载流子吸收信号S_FCA的一次谐波振幅值A_FCA(Δd)和相位值φ_FCA(Δd)；

(4)将步骤(2)和步骤(3)测得的数据与定标样品数据比较，得到待测样品的掺杂浓度。

2.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：所述的激发光可聚焦在样品某一表面或采用两束激发光在双面同时聚焦于对应位置，且每次聚焦的光斑半径大小相同。

3.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：所述的调制激发光采用连续半导体激光器或二极管泵浦的固体激光器或气体激光器作为光源；所述的探测光采用低功率的连续半导体激光器或二极管泵浦的固体激光器或气体激光器作为光源。

4.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：所述的激发光强度被周期性地调制。

5.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：所述的调制激发光强度通过调制半导体激光器的驱动电流或电压，或采用声光调制器、或电光调制器、或斩波器调制连续激光束来实现。

6.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：所述的调制激发光的光子能量大于被测本征半导体禁带宽度；所述的探测光光子能量小于被测本征半导体禁带宽度。

7.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：所述的激发光与探测光分别采用不同的透镜聚焦或者采用同一消色散透镜或显微物镜聚焦到待测掺杂半导体表面或者不聚焦；激发光和探测光可垂直入射或斜入射到样品表面；激发光和探测光在样品表面重合或相距在载流子扩散长度的范围之内。

8.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：所述的探测载流子复合辐射信号的光电探测器前需加滤光镜完全滤除激发光杂散光和探测光，并使载流子复合产生的辐射光有高的透光率。

9.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：所述的探测自由载流子吸收信号的光电探测器前需加滤光镜完全滤除载流子复合产生的辐射光和激发光杂散光，并对探测光有高的透光率。

10.根据权利要求1所述的半导体掺杂浓度测量方法，其特征在于：通过优化f和Δd的组合或单独采用仅改变f或改变Δd的方案来保证测量精度。