[发明专利]一种氧化硅-硅界面态密度和俘获界面的测试方法

说明书

本发明公开了一种氧化硅‑硅界面态密度和俘获界面的测试方法，包括以下步骤：(1)在硅片表面单面生长氧化硅薄膜，然后在氧化硅薄膜表面生长金属薄膜，最后在硅片另一表面刮擦InGa溶液，进而制得适用于电学测试的MIS结构器件；(2)在不同测试温度T下进行电容瞬态测试，获得电容在载流子发射过程中的变化，经过转化变为电荷密度为N_it的瞬态电容。对N_it关于时间t进行求导，求得在不同测试温度下电荷的发射速率e_p；(3)在不同测试温度T获得的电荷密度下，作ln(e_p/T²)关于1/T的函数，由斜率和截距分别求得界面态密度和俘获截面随能级的分布。利用本发明，可以获取俘获截面与界面态密度随能级位置的分布，应用广泛。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其是涉及一种氧化硅-硅界面态密度和俘获界面的测试方法。

背景技术

随着器件线宽的逐年降低，器件中的界面缺陷对于器件宏观电学性能的影响将日益加剧。硅与氧化硅界面缺陷就是工业生产器件中常见的缺陷类型之一，这主要是因为氧化硅常被用作栅氧或者埋氧而广泛地应用于集成电路中。界面缺陷会作为载流子的复合中心，导致漏电流的增加，从而在半导体器件中增加了硅基器件低频下的噪声信号。在双极型晶体管中的埋氧-硅界面缺陷则会导致基级漏电流的增加，进而降低增益系数，最终使得集成电路的失效。而在光伏器件中，界面缺陷会成为深能级中心并俘获载流子，极大地影响了电池效率。

因此，充分有效的检测界面态与绝缘层中电荷就变得更加重要，对于器件性能的分析、预测与工艺的改进都具有着重要的学术与实际生产意义。

众所周知，氧化硅-硅界面缺陷会在硅的禁带中会引入一系列连续分布的能级，并且各能级上对应的界面态密度与俘获截面而发生数个数量级的变化。然而，目前广泛使用的相关测量技术，包括高-低频C/V测试、深能级瞬态谱测试都不能获取俘获截面随能级位置分布的变化，而是采用了恒定的俘获截面。显然，这与实际情形不符。而这将进一步地影响到界面态密度随能级分布测试结果的准确性。

因此，目前需要寻找一种新的有效的测试方法，实现氧化硅-硅界面态密度和俘获截面随能级分布的测试方法，这对于理解与调制半导体元器件的性能有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的测试方法，实现氧化硅-硅界面态密度和俘获截面随能级分布的测试。

本发明采用如下技术方案：一种氧化硅-硅界面态密度和俘获截面的测试方法，包括以下步骤：

(1)在硅片表面单面生长氧化硅薄膜，然后在氧化硅薄膜表面生长金属薄膜，最后在硅片另一表面刮擦InGa溶液，进而制得适用于电学测试的MIS结构器件；；

(2)在不同测试温度T下进行电容瞬态测试，获得电容在载流子发射过程中的变化，经过转化变为电荷密度为N_it的瞬态电容。对N_it关于时间t进行求导，求得在不同测试温度下电荷的发射速率e_p；

(3)在不同测试温度T获得的电荷密度下，作ln(e_p/T²)关于1/T的函数，由斜率和截距分别求得界面态密度和俘获截面随能级的分布。

步骤(1)的主要作用是：制得计算界面态密度和俘获截面所需的金属-氧化硅-硅结构MIS器件。

作为优选，步骤(1)中，所述的硅片的电阻率介于0.1–20Ω.cm之间，导电类型为n型或者p型。

作为优选，步骤(1)中，硅片上的氧化硅薄膜的生长方法包括但不局限于干氧氧化、湿氧氧化、化学溅射法、原子层沉积法；氧化硅薄膜的厚度为30–300nm。