一种用于小间距扩散成结表征的测试结构和测试方法与流程

本发明属于红外及光电子领域，具体为一种用于小间距扩散成结表征的测试结构和测试方法。所述的小间距是指间距为3-7μm。

背景技术：

随着短波红外成像技术向高分辨率发展的技术需求，需要开发高性能的大规模、小像元焦平面探测器的制备工艺方法。探测器规模增大、尺寸减小，光敏元的扩散区及扩散区之间的距离也随之减小。当光敏元尺寸减小到15μm及以下时，光敏元的扩散区之间的间距也要减小。当扩散区间距过大时，扩散区尺寸太小，可能影响扩散效果，使器件不能正常工作，盲元率增大；当扩散区间距过小时，扩散区之间的距离太小，可能会产生相邻器件之间的电学串音和光学串音。为了实现大规模、小像元焦平面探测器的制备，需要选取合适的扩散区尺寸和扩散区之间的间距，但是目前还没有有效的测试结构，能够简便的测试扩散成结的效果和光敏元之间的电学、光学串音。

技术实现要素：

本发明提供一种用于小间距扩散成结表征的测试结构和测试方法，以解决现存的上述技术问题，为平面型扩散器件的扩散区设计提供依据。

本发明提供一种用于小间距扩散成结的测试结构，包括半绝缘inp衬底1、n型inp缓冲层2、ingaas吸收层3、n型inp帽层4、光敏区5、p电极6、n电极7。所述光敏区包括2组3ⅹ2扩散窗口区阵列，扩散窗口的形状为矩形，其中第1组阵列的扩散窗口尺寸为200μmⅹ5um，扩散窗口之间的距离为5μm；第2组阵列的扩散窗口尺寸为200μmⅹ7um，扩散窗口之间的距离为3μm。

对上述测试结构进行扫描电容显微镜测试，以表征扩散成结深度和横向扩散宽度，具体步骤为：1)解理测试样品，形成贯穿待检测的扩散窗口区域的平整横断面；2)在剖面上测试扩散窗口及其邻近区域的微分电容显微分布；3)由微分电容显微分布确定pn结位置；4)根据微分电容分布确定杂质的纵向扩散深度和侧向扩散深度。

对上述测试结构进行电流-电压测试，以表征电学串音，测试方法为：给测试样品的相邻像元施加偏压，测试待测像元的电流变化，对测试结果进行处理，确认相邻像元之间是否存在电学串音。

对上述测试结构进行光束诱导电流成像检测，以表征光学串音，具体步骤为：1)将测试结构的电极通过引线焊接与测试基板互连，并固定在测试平台上；2)测试扩散窗口及其邻近区域的光生电流分布；3)根据扩散窗口及其邻近区域的光生电流分布表征光学串音。

本发明的优点在于：

1.采用一种测试结构同时实现扩散成结深度和横向扩散宽度、光敏元之间的电学串音和光学串音的测试。

2.本测试结构和测试方法可以用于各种材料制备的平面扩散型器件测试。

3.对本发明方法的测试数据进行进一步分析，可以得到材料的载流子分布、少子扩散长度以及面阵器件的占空比等方面信息。

附图说明

图1为本发明的测试结构示意图；

图2为本发明的测试方法流程图；

图3为本发明的具体实施方式中的扩散区域纵向微分电容显微分布；

图4为本发明的具体实施方式中的扩散区域横向微分电容显微分布；

图5为本发明的具体实施方式中的光束诱导电流分布；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明的附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如附图2所示，本发明提供的一种用于小间距扩散成结表征的测试方法，包括：提供一种测试结构，该测试结构示意图如附图1所示，包括半绝缘inp衬底1、n型inp缓冲层2、ingaas吸收层3、n型inp帽层4、光敏区5、p电极6、n电极7。所述光敏区包括2组3ⅹ2扩散窗口区阵列，扩散窗口的形状为矩形，其中第1组阵列的扩散窗口尺寸为200μmⅹ5um，扩散窗口之间的距离为5μm；第2组阵列的扩散窗口尺寸为200μmⅹ7um，扩散窗口之间的距离为3μm。值得指出的是，阵列的扩散窗口尺寸和阵列的数量可以根据实际需求改变。

对上述测试结构进行扫描电容显微镜测试，以表征扩散成结深度和横向扩散宽度，具体步骤为：1)解理，形成贯穿待检测的扩散窗口区域的平整横断面；2)在剖面上测试扩散窗口及其邻近区域的微分电容显微分布；3)由微分电容显微分布确定pn结位置；4)根据微分电容分布确定杂质的纵向扩散深度和侧向扩散深度；

对上述测试结构进行电流-电压测试，以表征电学串音，测试方法为：给相邻像元的p电极施加偏压，测试待测像元电流变化，对测试结果进行处理，确认相邻像元之间是否存在电学串音；

对上述测试结构进行光束诱导电流成像检测，以表征光学串音，具体步骤为：1)将测试结构的电极通过电焊与测试基板互连，并固定在测试平台上；2)测试扩散窗口及其邻近区域的光生电流分布；3)根据扩散窗口及其邻近区域的光生电流分布表征光学串音。

为进一步说明和具体化，以下特以铟镓砷探测器高密度小间距测试结构为例，对此方法加以说明。

实施例：用于ingaas探测器小间距扩散成结表征测试结构及测试方法

用于ingaas探测器的小间距扩散成结表征的测试方法的具体步骤如图2所示，首先制备小间距扩散成结表征的测试结构。测试结构示意图如图1所示。包括半绝缘inp衬底1、n型inp缓冲层2、ingaas吸收层3、n型inp帽层4、光敏区5、p电极6、n电极7。所述光敏区包括2组3ⅹ2扩散窗口区阵列，扩散窗口的形状为矩形，其中第1组阵列的扩散窗口尺寸为200μmⅹ5um，扩散窗口之间的距离为5μm；第2组阵列的扩散窗口尺寸为200μmⅹ7um，扩散窗口之间的距离为3μm。测试结构的具体制备步骤为：1)淀积氮化硅扩散掩膜，2)开扩散窗口，3)闭管扩散，4)生长p电极，5)快速热退火，6)开n槽，7)淀积氮化硅钝化膜，8)开p、n电极孔，9)生长加厚电极。

对上述测试结构进行扫描电容显微镜测试，以表征扩散成结深度和横向扩散宽度，具体步骤为：1)解理测试样品，形成贯穿待检测的扩散窗口区域的平整横断面；2)在剖面上测试扩散窗口及其邻近区域的微分电容显微分布；3)由微分电容显微分布确定pn结位置；4)根据微分电容分布确定杂质的纵向扩散深度和侧向扩散深度；图3为扩散区域纵向微分电容显微分布，图4为扩散区域及其邻近区域的横向微分电容显微分布。从图3和图4中可以得到扩散结的位置和深度以及其横向扩散的宽度。

对上述测试结构进行电流-电压测试，以表征电学串音，测试方法为：给相邻像元的p电极施加偏压，测试待测像元电流变化，对测试结果进行处理，确认相邻像元之间是否存在电学串音。

对上述测试结构进行光束诱导电流成像检测，以表征光学串音，具体步骤为：1)将测试结构的电极通过引线焊接与测试基板互连，并固定在测试平台上；2)测试扩散窗口及其邻近区域的光生电流分布；3)根据扩散窗口及其邻近区域的光生电流分布表征光学串音。图5为扩散窗口及其邻近区域的光生电流分布。根据光生电流分布情况，可以判断相邻两个扩散窗口之间是否存在光学串音，并有利于改进扩散窗口，有效抑制光学串音。