[發明專利]用于準確測量及映射大面積橫向P-N結的正向及反向偏壓電流對電壓特性的設備及方法

有效

• 申請號: 201480055915.0
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN105612427B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: I·S·G·凱利-摩根;V·N·法伊費爾;J·A·里爾;B·沙魯克;R·尼費尼格
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;H01L21/66
• 代理公司: 11287 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 張世俊

本發明揭示用于提供p?n結的測量并考慮到橫向電流以改進準確度的方法及設備。可控制所述橫向電流，從而允許減小或基本上消除電流散布。替代地或此外，可測量所述橫向電流，從而允許通過補償經測量散布來計算更準確的法向電流。此外，也可聯合地實施用于控制所述橫向電流的技術及用于測量所述橫向電流的技術。

相關申請案的交叉參考

本申請案根據35U.S.C.§119(e)主張2013年9月4日申請的第61/873,545號美國臨時申請案的權益。所述第61/873,545號美國臨時申請案特此以全文引用的方式并入。

技術領域

本發明大體上涉及電流對電壓特性的測量，且特定來說，涉及如半導體制造期間緊隨作用層形成之后存在于晶片上的大面積橫向p-n結的電流對電壓特性的測量。

背景技術

薄拋光板(例如硅晶片及類似物)是現代技術的極為重要部分。例如，晶片可能是指用于制造集成電路及其它裝置(例如發光二極管、太陽能電池或離散二極管及晶體管)中的半導體材料的薄圓塊。

p-n結是指半導體內部的兩種類型的半導體材料(p型及n型)之間的邊界或接口。半導體技術的發展增加p-n結的各種特性的測量準確度的需求。產量追蹤及預測要求縮短了解所制造的裝置的真實電特性的時間。此類特性可包含電流對電壓特性(I-V曲線)、薄層電阻及導電率測量、反向偏壓下的泄漏電流測量及正向偏壓下的正向電壓及類似物。例如，在10uA及100uA下測量的正向電壓以及在-5V下測量的反向電流是GaInN發光二極管(LED)制造商的重要的制造度量。

目前，4點探針(4PP)技術(例如第7,714,596號美國專利中揭示的技術)可通過在具有p-n結的晶片的頂部與底部側之間施加偏壓而用于薄層電阻及導電率測量。然而，現有4PP技術不能用于電介質襯底(例如藍寶石)上的GaInN LED結構中的泄漏電流的測量。現有4PP技術的另一缺點是：其是基于極低反向偏壓(<26mV，也稱作線性狀態，其中V<kT/q)下p-n結導電率的測量，所述反向偏壓未高到足以在廣泛范圍的反向偏壓(例如，所施加偏壓范圍0到-30V)中監控GaInN LED結構中的泄漏電流。

用于泄漏測量的其它技術(例如第2013/0046496號美國專利申請案、第2013/0043875號美國專利申請案及第7,679,381號美國專利中揭示的技術)使用彈簧負載探針以提供電流對電壓特性(I-V曲線)的測量。這些技術的主要缺點中的一者與缺少考慮大幅取決于p-n結層的薄層電阻的橫向電流的任何方法有關。此是重要的，因為橫向電流導致尤其在反向偏壓下電流密度的降低。在未知電流散布的情況下，電流密度是未知的。這些技術的其它缺點包含歸因于接觸電阻的嚴重測量假象以及難以接觸生長在電介質襯底(例如藍寶石)上的p-n結的底層。

其中存在對用于在p-n結的反向以及正向偏壓條件下準確測量及映射電流對電壓特性而無前述提及的缺陷的系統及方法的需要。

發明內容

本發明涉及一種設備。所述設備包含：第一探針，其經配置用于與p-n結的第一層的表面建立電連接。由所述第一探針建立的電連接覆蓋經優化以最小化橫向電流的所述p-n結的所述第一層的所述表面的區域。所述設備還包含：第二探針，其經配置用于接觸所述p-n結；及測量單元，其電連接到所述第一探針及所述第二探針。所述測量單元經配置用于測量以下各者中的至少一者：當激勵所述第一及所述第二探針時介于所述第一與所述第二探針之間的電壓及介于所述第一與所述第二探針之間的電流。