[发明专利]半导体结构中应变和活化的掺杂剂的光-反射特性刻画方法

摘要

已经针对半导体结构的物理性质的特性刻画开发了半导体结构中应变和活化的掺杂剂的光-反射特性刻画的新方法。应变和活化掺杂剂特性刻画技术的下述原理是通过在半导体表面处诱发的纳米级空间电荷场效应来测量在半导体带结构中带间跃迁附近发生的、对于应变和/或活化掺杂剂极敏感的光-反射信号。为了达到这点，本发明包括一致聚焦在半导体结构上的强度调制的泵浦激光波束和连续波探测激光波束。泵浦激光器提供在NIR-VIS中的约15mW的光功率。通过工作在100kHz-50MHz范围中的信号发生器对泵浦光进行幅度调制。探测波束为工作在VIS-UV中的约5mW，并且通常其波长接近半导体结构中的强光吸收波长。泵浦光束和探测光束一致地聚焦成样品上的微米级斑点。收集探测器镜子反射，并且使用滤色片除去泵浦波长光。把其余的探测光引导到光电二极管，并且转换成电信号。探测器AC信号则包含半导体材料光学响应中的泵浦诱发的变化。在光电二极管输出上执行相敏测量，并且AC信号除以DC反射信号。因此，记录光-反射信息作为探测波长、调制频率、泵浦强度以及泵浦光束和探测光束偏振的函数。

主权项

1. 一种用于确定半导体结构的物理性质的方法，所述方法包括下列步骤：a)使用幅度调制的泵浦激光波束照射半导体结构的表面的一个区域，泵浦波束包含其能量大于半导体结构中的半导体材料的最小带间跃迁能量的至少一个波长，从而诱发半导体结构中的电荷密度的时间周期性变化，以致半导体结构中的电场得到时间周期性调制，并且其中半导体结构中的半导体材料经受带间跃迁能量的时间周期性调制；b)用独立的探测激光波束照射步骤a)的所述区域的一部分，探测波束包含至少一个接近半导体结构中的半导体材料的带间跃迁能量的波长，并且适合于记录发生在带间跃迁能量附近的半导体材料光学响应的诱发变化；c)记录来自半导体结构的照射的经反射的交流探测光，其中交流探测光包含被称为光—反射信号的、半导体材料光学响应的诱发变化；以及d)使用步骤a)、b)、c)中收集的信息来确定半导体结构的物理性质。