近零偏時半導體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種近零偏時半導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公式得到表面暗電流的大小，其中，p為器件臺面的截面周長，S為器件的臺面面積，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偏壓下所對應的器件總暗電流大小。
【專利說明】近零偏時半導體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種近零偏時半導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面結構pin型半導體紅外光電探測器的表面暗電流進行測量的方法。
【背景技術】
[0002]暗電流大小是關系到半導體紅外光電探測器性能的一個很重要的指標。這是因為暗電流噪聲是半導體紅外光電探測器噪聲一個很重要的來源，而探測器的探測率定義為等效噪聲功率(NEP)的倒數。目前，國際上已有許多關于紅外探測器暗電流機制的研究，對紅外探測器的發展起到了很好的推動作用。暗電流的機制較為復雜，受很多因素的影響。總體來說，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、摻雜濃度、位錯和缺陷密度的影響，主要與材料的生長有關，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有關，可以通過表面鈍化或在表面施加偏壓進行抑制。
[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器件的周長面積比，縱軸為對應的器件零偏動態電阻和器件面積乘積的倒數，不同的鈍化工藝對應不同的曲線，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，并可以計算得到不同工藝下器件的表面電阻率和體動態電阻與臺面面積的乘積。但該方法目前卻不能夠算出單個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，在制作器件時可以幫助判斷是器件結構的進行改進更重要還是器件工藝的改善更重要。而要精確計算出單個器件表面暗電流的大小，需要考慮暗電流形成的多種機制，所需參數繁多，計算復雜，計算量大。
【發明內容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]有鑒于此，本發明的主要目的是提出一種近零偏時半導體紅外光電探測器表面暗電流的測量方法，以在近零偏時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 )技術方案
[0007]為達到上述目的，本發明提供了一種近零偏時半導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的周圍制作多個焊點，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的焊點上；
[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焊點，采用絕緣導線將塑料面包板上的焊點與源表相連接，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焊點用微帶線引出至面包板上對應的焊點上，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，
并計算出對應于不同尺寸器件的零偏動態電阻Rtl與器件臺面面積S的乘積的倒數&;
[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圖中的一個點，橫坐標為對應于該組各尺寸器件的P/S值，單位為cnT1，其中P為器件臺面的截面周長，S為器件的臺面面積；縱坐標為測量得到的所述對應于各不同尺寸器件的零偏
動態電阻與臺面面積乘 積的倒數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，外加偏壓為接近零的負偏壓時，臺面面積為S，截面周長為P的器件表面暗電流占總暗電流的
比值
【權利要求】
1.一種近零偏時半導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的周圍制作多個焊點，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的焊點上； 步驟4:取一塑料面包板，在塑料面包板表面四周制作多個焊點，采用絕緣導線將塑料面包板上的焊點與源表相連接，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焊點用微帶線引出至面包板上對應的焊點上，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，并計算出對應于不同尺寸器件的零偏動態電阻Rtl與器件臺面面積S的乘積的倒數
2.根據權利要求1所述的近零偏時半導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.根據權利要求1所述的近零偏時半導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.根據權利要求1所述的近零偏時半導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中所述焊點與銅熱沉之間具有用于絕緣的介質基片，該介質基片是陶瓷、復合介質或聚四氟乙烯材料，介質基片的厚度200-600 μ m。
5.根據權利要求1所述的近零偏時半導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.根據權利要求1所述的近零偏時半導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.根據權利要求1所述的近零偏時半導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，為了延長測試時間，應選擇隔熱性能好的容器，防止液氮過早氣化。
8.根據權利要求1所述的近零偏時半導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中所述測量時偏壓范圍選擇在-0.3V~0.3V之間，測量步進應小于0.1mV。
9.根據權利要求1所述的近零偏時半導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偏壓下表面暗電流為
【文檔編號】G01R19/00GK103954819SQ201410121021
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】李瓊, 馬文全, 張艷華, 黃建亮 申請人:中國科學院半導體研究所