[发明专利]一种提高半导体掺杂浓度测试精度的方法

说明书

本发明涉及一种提高半导体掺杂浓度测试精度的方法，包括以下步骤：1）在量产FP激光器结构基础上生长需要测试的掺杂层，即在FP激光器的Cap层上生长保护层，然后继续生长待测试的掺杂层；2）在生长的掺杂层上进行ECV测试和霍尔测试；3）通过霍尔测试的测试结果校准ECV测试的测试结果，获得掺杂层更精确的掺杂浓度；4）清洗掉测试完成的掺杂层；5）如果还有其他需要测试的掺杂层，继续在保护层上生长该掺杂层，然后重复步骤2‑4，否则清洗掉保护层，测试结束。该方法有利于提高半导体掺杂浓度测试的准确性和可靠性，且不影响量产片流片及生产。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种提高半导体掺杂浓度测试精度的方法。

背景技术

对于半导体器件的设计和制造而言，器件中载流子浓度、 掺杂厚度以及杂质分布都是必须严格控制的参数，这就要求对载流子的浓度及分布有更精确可靠的测量。目前半导体掺杂浓度的测试方法主要有：

霍尔效应实验法（Hall）：置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象就是霍尔效应，霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用引起的偏转，由于其装置简单，测量方便、快捷，测量精度高，测量范围广，测量误差仅在5%，电学量容易显示，且灵敏度高，通过测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以得到半导体材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数，理论上可以测量任意形状的厚度均匀的单层薄膜样品。例如T.Alzanki等在电阻率为2~10Ω.cm的P型（100）Si片上进行Sb离子注入，然后在氮气氛围下对Si进行600~1100℃快速热处理10s，从而形成超浅结，并以In/Ga合金为欧姆接触，进行霍尔效应测试，并结合二次离子注入技术，得到测试精度为2nm的载流子浓度分布，其测试结果和SIMS结果相吻合。

电化学电容-电压法（ECV）：利用特定的电解液来形成势垒并对半导体加以正向偏压（P型）或者反向偏压（n型加以光照）进行表面腐蚀去除已电解的材料，通过自动装置重复“腐蚀-测量”循环得到测量曲线，然后利用法拉第定律，对腐蚀电流进行积分就可以连续得到腐蚀深度，理论上测量深度是无限的，可以测量多层结构的样品，不受外延结构影响。

现有技术存在如下的问题：ECV测试存在误差。由于潜在的物理原因而导致误差的原理是多方面的。实际上，当样品的表面层掺杂浓度太高或者接触电阻太高或者腐蚀不好的情况下，误差都会增加，样品中存在的晶体缺陷会产生过腐蚀从而对测量的精度和可重复性产生影响。一般来说，腐蚀表面粗糙不平不仅会导致腐蚀坑深度的测量不准，而且有可能导致多层结构不同层之间通过电解液相连，从而进一步引起测量误差，误差一般在20%左右，而且测试需要形成肖特基势垒。而霍尔测试需要制样，属于破坏性测试，被测量的外延层厚度有限制，外延层和衬底之间必须是PN结。霍尔测试虽然测量精度高，但是仅能测试单层结构。现有技术中，在校准半导体光电器件掺杂时，均使用逐层生长，逐层验证，衬底不能重复使用，对经济效益是一种损失，浪费人力物力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高半导体掺杂浓度测试精度的方法，该方法有利于提高半导体掺杂浓度测试的准确性和可靠性，且不影响量产片流片及生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高半导体掺杂浓度测试精度的方法，包括以下步骤：

1）在量产FP激光器结构基础上生长需要测试的掺杂层，即在FP激光器的Cap层上生长保护层，然后继续生长待测试的掺杂层；

2）在生长的掺杂层上进行ECV测试和霍尔测试；

3）通过霍尔测试的测试结果校准ECV测试的测试结果，获得掺杂层更精确的掺杂浓度；

4）清洗掉测试完成的掺杂层；

5）如果还有其他需要测试的掺杂层，继续在保护层上生长该掺杂层，然后重复步骤2-4，否则清洗掉保护层，测试结束。

进一步地，所述激光器为2.5G 1310 FP激光器。