[发明专利]非接触式判断半导体材料导电类型的方法

说明书

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。

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。