用于檢查帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00680046029.7且發(fā)明名稱為“用于檢查帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體測(cè)試，更具體來說，本發(fā)明涉及對(duì)間接帶隙半導(dǎo)體材料的測(cè)試。

背景技術(shù)：
光電制造是一個(gè)正在快速擴(kuò)張的市場(chǎng)，其典型的年增長率高于百分之三十（30%）。居主導(dǎo)地位的太陽能電池制造部分是基于多晶體晶片的技術(shù)。在該產(chǎn)業(yè)中，總生產(chǎn)量的很大一部分低于規(guī)范并且被報(bào)廢，從而導(dǎo)致該產(chǎn)業(yè)每一年都遭受很大的財(cái)務(wù)損失。生產(chǎn)太陽能電池涉及到開始于半導(dǎo)體裸晶片（例如硅）的高度專業(yè)化的處理步驟序列。Bel’kov,VV等人的“Microwave-inducedpatternsinn-GaAsandtheirphotoluminescenceimaging（n-GaAs中的微波引發(fā)的模式及其光致發(fā)光成像）”（PhysicalReviewB，Vol.61，No.20，TheAmericanPhysicalSociety，2000年5月15日，pp.13698－13702）描述了一種對(duì)n-GaAs進(jìn)行光致發(fā)光（PL）成像的技術(shù)。光致發(fā)光是由半導(dǎo)體材料響應(yīng)于光學(xué)激發(fā)而發(fā)射的光。利用所述光致發(fā)光成像，可以在均勻的微波輻射下在均勻的n-GaAs層中無接觸地研究高電子密度的自組織模式。所述n-GaAs無接觸樣品被容納在矩形波導(dǎo)中，所述矩形波導(dǎo)具有用于觀測(cè)的網(wǎng)狀金屬窗口，其耦合到微波發(fā)生器并且受到微波輻射。包括所述n-GaAs樣品的該組件在包含液體氦的致冷?。╞athcryostat）中被冷卻到4.2K，并且利用被組織成環(huán)狀的幾個(gè)紅色（620nm）發(fā)光二極管對(duì)其進(jìn)行均勻照射。所述致冷器具有與所述網(wǎng)狀金屬窗口對(duì)準(zhǔn)的窗口。把視頻攝影機(jī)定向成面向所述樣品，光學(xué)器件和820nm（長通）干涉濾波器被按照該順序插入在所述致冷器窗口與所述攝影機(jī)之間。該攝影機(jī)捕獲3mmx4mm的圖像，其中的某些圖像顯示出來自受微波輻射的所述樣品的光致發(fā)光中的黑點(diǎn)的形成。Bel’kov的所述系統(tǒng)可以被用來測(cè)試n-GaAs，其是直接帶隙半導(dǎo)體。由于這種半導(dǎo)體中的光致發(fā)光效率很高，因此可以把相對(duì)較低功率的LED用作光源以便引發(fā)光致發(fā)光，在所述光致發(fā)光中，所述源照射發(fā)散。此外，所述波導(dǎo)和致冷器窗口的設(shè)置限制了所述攝影機(jī)的可視區(qū)域。不利的是，這樣僅僅允許測(cè)試較小的面積（3mmx7mm）。此外，所述系統(tǒng)需要在由致冷器產(chǎn)生的低溫下來測(cè)試樣品。Bel’kov的所述配置允許通過所述視頻攝影機(jī)來捕獲來自所述LED的源照射。所述長通濾波器意在阻斷來自所述LED的照射并且把高于820nm的光致發(fā)光透射到所述攝影機(jī)，但是同時(shí)也把來自所述LED的高于820nm的任何照射都透射了到該攝影機(jī)。對(duì)于n-GaAs樣品來說，所生成的高效率光致發(fā)光大大超出來自所述LED的任何不合期望的照射。根據(jù)這些限制以及其他限制，Bel’kov的所述系統(tǒng)不適于測(cè)試間接帶隙半導(dǎo)體。Masarotto等人的“DevelopmentofaUVscanningphotoluminescenceapparatusforSiCcharacterization（開發(fā)用于SiC表征的UV掃描光致發(fā)光設(shè)備）”（EurJAP20，141-144，2002）描述了一種用于表征SiC的經(jīng)過適配的掃描PL設(shè)備。通過利用具有1μm步長的x-y掃描臺(tái)以及通過顯微場(chǎng)透鏡聚焦的雙Ar+激光束掃描所述樣品而獲得PL映射，其中的光點(diǎn)直徑為4μm?？梢垣@得積分PL強(qiáng)度或者光譜分辨的PL。該系統(tǒng)按照逐點(diǎn)方式掃描PL。這種系統(tǒng)的不利之處在于，由于所述掃描操作，在任何給定時(shí)間僅僅允許測(cè)試較小面積（即一點(diǎn)）。無法在大面積的均勻照射下在所述樣品的大面積上同時(shí)捕獲光致發(fā)光，而如果可以的話則將是半導(dǎo)體器件的更好的近似操作條件。此外，這種系統(tǒng)由于該系統(tǒng)的掃描操作而較慢。因此，需要一種用于間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)（特別是硅）的檢查系統(tǒng)，其中包括在其他情況下可能導(dǎo)致報(bào)廢的半導(dǎo)體電池的裸晶片或部分處理過的晶片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種檢查間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括以下步驟：生成適于在所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中引發(fā)光致發(fā)光的光；對(duì)所述光進(jìn)行短通濾波，以便減少所生成的光中的高于指定發(fā)射峰值的長波長光；對(duì)所述光進(jìn)行準(zhǔn)直；利用所述經(jīng)過準(zhǔn)直以及短通濾波的光基本上均勻地且同時(shí)地照射所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的大面積；利用能夠同時(shí)捕獲所引發(fā)的光致發(fā)光的圖像捕獲設(shè)備來捕獲由入射在所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的所述大面積上的基本上均勻的同時(shí)照射所同時(shí)引發(fā)的光致發(fā)光的圖像；對(duì)所述光致發(fā)光圖像進(jìn)行圖像處理，以便利用在所述大面積內(nèi)所引發(fā)的所述光致發(fā)光的空間變化來量化所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的空間分辨的指定電子特性。所述間接帶隙半導(dǎo)體可以包括硅。所述結(jié)構(gòu)可以包括：間接帶隙半導(dǎo)體材料的裸晶片或部分處理過的晶片，至少一個(gè)部分形成的電子器件，或者裸絕緣體上硅（SOI）結(jié)構(gòu)或部分處理過的絕緣體上硅結(jié)構(gòu)。所述電子器件可以是光電器件?？梢岳靡粋€(gè)或多個(gè)短通濾波器來實(shí)現(xiàn)所述短通濾波步驟?？梢岳秒娊橘|(zhì)反射鏡來實(shí)現(xiàn)所述短通濾波步驟，所述電介質(zhì)反射鏡反射將被使用的短波長光并且透射所不需要的長波長分量。所述短通濾波步驟可以把所生成的光的長波長拖尾中的總光子通量減少了大約十倍或更多，其中所述長波長拖尾開始于比用于生成所述光的源的最長波長發(fā)射峰值高大約百分之十（10%）的波長。所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的受照射面積可以等于或大于大約1.0cm2。所述方法可以進(jìn)一步包括將所生成的光均勻化的步驟。所述方法可以在室溫下執(zhí)行。所生成的光可以是單色光或者基本上單色的光。所述光可以由至少一個(gè)激光器、激光二極管、激光二極管陣列或者高功率發(fā)光二極管（LED）生成?；蛘撸龉饪梢杂砂l(fā)光二極管（LED）陣列或者寬光譜燈生成，并且其可以被濾波以便限制所述光的光譜。所述光的總光學(xué)功率可以超出大約1瓦特。所生成的光的源可以被指向所述結(jié)構(gòu)的一側(cè)的表面以便照射該表面，并且所述圖像捕獲設(shè)備被指向該相同表面以便從該表面捕獲所述光致發(fā)光的圖像?；蛘撸傻墓獾脑幢恢赶蛩鼋Y(jié)構(gòu)的一側(cè)的表面以便照射該表面，并且圖像捕獲設(shè)備被指向所述結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)的表面以便從該相對(duì)側(cè)的表面捕獲所述光致發(fā)光的圖像。所述方法還可以包括對(duì)在所述硅結(jié)構(gòu)中所引發(fā)的光致發(fā)光進(jìn)行長通濾波的步驟。對(duì)于被用來激發(fā)所述光致發(fā)光的入射光來說，所述結(jié)構(gòu)可以充當(dāng)其長通濾波器?？梢耘c所述圖像捕獲設(shè)備相組合地使用一個(gè)或多個(gè)長通濾波器。所述圖像捕獲設(shè)備可以包括聚焦元件以及光敏電子元件的焦平面陣列。所述光敏電子元件的焦平面陣列可以包括電荷耦合器件（CCD）陣列。所述焦平面陣列可以由硅制成。所述光敏電子元件的焦平面陣列可以由InGaAs制成。所述焦平面陣列可以被冷卻。所述圖像捕獲設(shè)備可以包括像素檢測(cè)器。所述像素檢測(cè)器可以是耦合到所述結(jié)構(gòu)的表面的接觸像素檢測(cè)器。所述圖像捕獲設(shè)備可以是像素檢測(cè)器或者電荷耦合器件（CCD）陣列，并且可以把錐形光纖束耦合在所述結(jié)構(gòu)的表面與所述像素檢測(cè)器或CCD陣列之間。所述指定的電子特性包括下述中的一個(gè)或多個(gè)：局部缺陷密度，局部旁路，局部電流－電壓特性，局部擴(kuò)散長度，以及局部少數(shù)載流子壽命。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于檢查間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：光源，其用于生成適于在所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中引發(fā)光致發(fā)光的光；短通濾波器單元，其被布置在所述光源與間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間，以便減少所生成的光中的高于指定發(fā)射峰值的長波長光；準(zhǔn)直器，其被布置在所述光源與間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間，從而利用經(jīng)過準(zhǔn)直以及短通濾波的光基本上均勻地且同時(shí)地照射所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的大面積；圖像捕獲設(shè)備，其被指向所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以用于捕獲由入射光入射在所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的所述大面積上的基本上均勻的同時(shí)照射所引發(fā)的光致發(fā)光的圖像。所述系統(tǒng)還可以包括圖像處理器，其用于對(duì)所述光致發(fā)光圖像進(jìn)行圖像處理，以便量化所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的空間分辨的指定電子特性。所述間接帶隙半導(dǎo)體可以包括硅。所述結(jié)構(gòu)可以包括：間接帶隙半導(dǎo)體材料的裸晶片或部分處理過的晶片，至少一個(gè)部分形成的電子器件，或者裸絕緣體上硅（SOI）結(jié)構(gòu)或部分處理過的絕緣體上硅結(jié)構(gòu)。所述電子器件可以是光電器件。所述短通濾波器單元可以包括一個(gè)或多個(gè)短通濾波器。所述短通濾波器單元可以包括一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)反射鏡，所述電介質(zhì)反射鏡反射將被使用的短波長光并且透射所不需要的長波長分量。所述短通濾波器單元可以把所生成的光的長波長拖尾中的總光子通量減少了大約十倍或更多，其中所述長波長拖尾開始于比用于生成所述光的光源的最長波長發(fā)射峰值高大約百分之十（10%）的波長。所述間接帶隙半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的受照射面積可以等于或大于大約1.0cm2。所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括光束均勻化器，以便將所述受照射面積上的入射光均勻化。所述系統(tǒng)可以在室溫下檢查所述間接帶隙半導(dǎo)體樣品。所生成的光可以是單色光或者基本上單色的光。所述光源可以包括至少一個(gè)激光器、激光二極管、激光二極管陣列或者高功率發(fā)光二極管（LED）、發(fā)光二極管（LED）陣列或者寬光譜燈，其與一個(gè)或多個(gè)濾波器相組合以便限制所述光的光譜。所述光的總光學(xué)功率可以超出大約1瓦特。所述光源可以被指向所述結(jié)構(gòu)的一側(cè)的表面以便照射該表面，并且所述圖像捕獲設(shè)備被指向該相同表面以便從該表面捕獲所述光致發(fā)光的圖像?；蛘撸龉庠纯梢员恢赶蛩鼋Y(jié)構(gòu)的一側(cè)的表面以便照射該表面，并且所述圖像捕獲設(shè)備被指向所述結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)的表面以便從該相對(duì)側(cè)的表面捕獲所述光致發(fā)光的圖像。對(duì)于被用來激發(fā)所述光致發(fā)光的入射光來說，所述結(jié)構(gòu)可以充當(dāng)其長通濾波器。所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)長通濾波器，以便與所述圖像捕獲設(shè)備相組合地使用。所述圖像捕獲設(shè)備可以包括聚焦元件以及光敏電子元件的焦平面陣列。所述光敏電子元件的焦平面陣列可以包括電荷耦合器件（CCD）陣列。所述焦平面陣列可以由硅制成。所述光敏電子元件的焦平面陣列可以由InGaAs制成。所述焦平面陣列可以被冷卻。所述圖像捕獲設(shè)備可以包括像素檢測(cè)器。所述像素檢測(cè)器可以是耦合到所述結(jié)構(gòu)的表面的接觸像素檢測(cè)器。所述圖像捕獲設(shè)備可以是像素檢測(cè)器或者電荷耦合器件（CCD）陣列，并且還可以包括耦合在所述結(jié)構(gòu)的表面與所述像素檢測(cè)器或CCD陣列之間的錐形光纖束。所述指定的電子特性包括下述中的一個(gè)或多個(gè)：局部缺陷密度，局部旁路，局部電流－電壓特性，局部擴(kuò)散長度，以及局部少數(shù)載流子壽命。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種檢查硅結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括以下步驟：生成適于在所述硅結(jié)構(gòu)中引發(fā)光致發(fā)光的光；對(duì)所述光進(jìn)行短通濾波，以便減少所生成的光中的高于指定發(fā)射峰值的長波長光；對(duì)所述光進(jìn)行準(zhǔn)直；利用所述經(jīng)過準(zhǔn)直以及短通濾波的光基本上均勻地且同時(shí)地照射所述硅結(jié)構(gòu)的一側(cè)的大面積；以及利用能夠同時(shí)捕獲所引發(fā)的光致發(fā)光的圖像捕獲設(shè)備來捕獲由入射在所述硅結(jié)構(gòu)的所述大面積上的基本上均勻的同時(shí)照射所同時(shí)引發(fā)的光致發(fā)光的圖像。所述方法還可以包括以下步驟：對(duì)所述光致發(fā)光圖像進(jìn)行圖像處理，以便量化所述硅結(jié)構(gòu)的空間分辨的指定電子特性。所述結(jié)構(gòu)包括：硅材料的裸晶片或部分處理過的晶片，由硅制成的至少部分地形成的光電器件，或者裸絕緣體上硅（SOI）結(jié)構(gòu)或部分處理過的絕緣體上硅結(jié)構(gòu)?？梢岳靡粋€(gè)或多個(gè)短通濾波器來實(shí)現(xiàn)所述短通濾波步驟?？梢岳秒娊橘|(zhì)反射鏡來實(shí)現(xiàn)所述短通濾波步驟，所述電介質(zhì)反射鏡反射將被使用的短波長光并且透射所不需要的長波長分量。所述短通濾波步驟可以把所生成的光的長波長拖尾中的總光子通量減少了大約十倍或更多，其中所述長波長拖尾開始于比用于生成所述光的光源的最長波長發(fā)射峰值高大約百分之十（10%）的波長。所述硅結(jié)構(gòu)的受照射面積可以等于或大于大約1.0cm2。所述方法可以進(jìn)一步包括將所生成的光均勻化的步驟。所述方法可以在室溫下執(zhí)行。所生成的光可以是單色光或者基本上單色的光。所述光可以由至少一個(gè)激光器、激光二極管、激光二極管陣列、高功率發(fā)光二極管（LED）、發(fā)光二極管（LED）陣列或者寬光譜燈生成，并且其可以被濾波以便限制所述光的光譜。所述光的總光學(xué)功率可以超出大約1瓦特。所生成的光的源可以被指向所述結(jié)構(gòu)的一側(cè)的表面以便照射該表面，并且圖像捕獲設(shè)備被指向該相同表面以便從該表面捕獲所述光致發(fā)光的圖像?；蛘撸傻墓獾脑幢恢赶蛩鼋Y(jié)構(gòu)的一側(cè)的表面以便照射該表面，并且圖像捕獲設(shè)備被指向所述結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)的表面以便從該相對(duì)側(cè)的表面捕獲所述光致發(fā)光的圖像。所述方法還可以包括對(duì)在所述硅結(jié)構(gòu)中所引發(fā)的光致發(fā)光進(jìn)行長...