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原文传递一种半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法及系统

专利名称：	一种半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法及系统
摘要：	本发明提供一种半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法及系统，针对被测样品的材料类型，选择合适的可调制激光光源；被测样品在激光照射下激发出特定波长的光致荧光信号，在滤光后由红外传感器接收，并转换为数字信号；控制与信号系统接收通过激光光源的频率作为数字锁相放大模块的输入参数，提取被测样品的内部缺陷分布图。通过本发明方法及系统，适用于现有大多数半导体材料及器件，产品类型涵盖半导体固体材料、半导体器件半成品和成品，非接触，对样品无损伤；整个过程无需暗室，可直接在半导体器件工作现场快速感知；采用数字锁相算法代替传统的锁相模拟电路，能够轻松与工业物联网智能终端、大数据平台等有机结合，可扩展能力强。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海道口材料科技有限公司
发明人：	彭云峰;丁叶飞;黄川
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910359900.8
公开号：	CN110243839A
分类号：	G01N21/95(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	200092 上海市杨浦区铁岭路32号608-5室
主权项：	1.一种半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法，其特征在于：它包括以下步骤： S1、针对被测样品的材料类型，选择合适的可调制激光光源，选择原则为被选激光光源的激光光子能量大于被测样品材料的禁带宽度；所述的被测样品为半导体材料或器件； S2、可调制激光光源发出的调制激光照射在被测样品上； S3、被测样品在调制激光照射下激发出特定波长的光致荧光信号，在滤光后由红外传感器接收，并转换为数字信号； S4、控制与信号处理系统接收所述的数字信号，通过激光光源的频率f作为锁相信号放大的输入参数，提取被测样品的内部缺陷分布图。 2.根据权利要求 1所述的半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法，其特征在于：所述的S4具体为：在频率为f的调制激光光源照射下，用高速红外传感器采集红外图像序列图，依次将红外图中每个像素点的值按时间顺序组成一组时序信号，针对每组时序信号采用数字锁相信号处理技术，计算出幅度值和相位值，组合成幅度值二维矩阵和相位值，最后通过数字图像构成技术合成样品缺陷图，包含缺陷的形状特征和在材料中的深度特性。 3.根据权利要求 1所述的半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法，其特征在于：所述的S2中，激光光源是被脉冲调制和匀光后的，其中激光光源的调制频率取值不高于红外传感器正常工作帧率的1/4。 4.根据权利要求 1所述的半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法，其特征在于：所述的红外传感器满足以下条件：在被测样品禁带宽度对应的波长区间，量子效率＞50%，采样频率≥9帧/s。 5.根据权利要求 1所述的半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法，其特征在于：所述的滤光由安装在红外传感器镜头上的滤光镜完成，滤光镜满足以下条件：在被测半导体材料禁带宽度对应的波长区间内，带通截止率99.99%，透过率优于80%。 6.根据权利要求1所述的半导体材料及器件内部缺陷无损测试方法，其特征在于：通过所述的内部缺陷分布图检测的缺陷包含：半导体材料及器件的物理损伤、晶格缺陷和杂质污染。 7.一种半导体材料及器件内部缺陷无损测试系统，其特征在于：本系统包括控制与信号处理系统、可调制激光光源、滤光镜和红外传感器；其中，激光光源的激光光子能量大于被测样品材料的禁带宽度；所述的被测样品为半导体材料或器件；激光光源发出的激光照射在被测样品上，使得被测样品在激光照射下激发出一定波长的光信号，在滤光后由红外传感器接收，并转换为数字信号；控制与信号处理系统接收所述的数字信号，通过可调制激光光源的频率f作为锁相信号放大的输入参数，提取产品的红外缺陷分布图；可调制激光光源和红外传感器的开启、可调制激光光源的频率调节，由所述的控制与信号处理系统控制。 8.根据权利要求6所述的半导体材料及器件内部缺陷无损测试系统，其特征在于：所述的控制与信号处理系统包括：红外传感控制模块、激光光源控制模块、时序信号提取模块、数字低通滤波模块、数字锁相模块、数字信号发生器、数字图像合成模块和数字图像存储模块；其中，红外传感控制模块用于控制红外传感器的开关；激光光源控制模块用于控制可调至激光光源的开关；时序信号提取模块用于将红外传感器采集的红外图中每个像素点的值按时间顺序组成一组时序信号；数字低通滤波模块用于对所述的时序信号进行滤波处理；数字锁相模块用于对滤波后的时序信号，采用数字锁相信号处理技术，计算出幅度值和相位值，组合成幅度值二维矩阵和相位值；数字图像合成模块用于将幅度值二维矩阵和相位值，通过数字图像构成技术合成样品缺陷图，包含缺陷的形状特征和在材料中的深度特性；数字信号发生器用于调节可调制激光光源的频率，并将可调制激光光源的频率f输入给数字锁相模块作为锁相信号放大的输入参数。
所属类别：	发明专利