[发明专利]一种半导体间界面态密度和俘获截面的测试方法

说明书

本发明公开了一种半导体间界面态密度和俘获截面的测试方法，包括以下步骤：(1)在半导体薄片表面生长同质或异质的半导体薄膜，进而形成同质结或异质结；(2)对上述同质结或异质结上生长金属薄膜后，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N_it的瞬态电容；(3)对上述电荷N_it关于时间t求导，求得在不同测试温度下电荷的发射速率e_p；(4)在不同的电荷密度下，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，尤其是涉及一种半导体间界面态密度和俘获截面的测试方法。

背景技术

随着硅片尺寸的不断增大，8英寸以及12英寸硅中会存在原生缺陷，降低器件的成品率；同时随着器件线宽的逐年降低，对硅片的要求又在逐年提高，因此外延硅片由于可以避免原生缺陷而被采用以提高大尺寸芯片的成品率及质量。

但是外延硅片中的界面也会存在界面缺陷，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，甚至会导致集成电路的失效。

因此，充分有效的检测半导体间的界面态密度以及俘获截面的变化变得更加重要，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，很多半导体间的界面缺陷，包括但不仅限于硅-硅界面，都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及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，实现半导体间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，实现半导体间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：一种半导体间界面态密度和俘获截面的测试方法，包括以下步骤：

(1)在半导体(如硅、锗等)薄片表面生长同质或异质的半导体(如硅、锗等)薄膜，进而形成同质结或异质结；所述半导体薄片的厚度为300-800μm，半导体薄膜的厚度为2-20μm；

(2)对上述同质结或异质结上生长金属(如金、铝等)薄膜后，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N_it的瞬态电荷；

(3)对上述电荷N_it关于时间t求导，求得在不同测试温度下电荷的发射速率e_p；

(4)在不同的电荷密度下，作ln(ep/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N_T和俘获截面σ所需的同质结或异质结。

作为优选，步骤(1)中，所述半导体薄片的电阻率介于0.001–50Ω.cm之间，导电类型为n型或者p型。

作为优选，步骤(1)中，半导体薄片上的半导体薄膜的生长方法包括但不局限于化学气相外延法、金属有机化学气相外延法、液相外延法、分子束外延法、固相外延法、离子束外延法；半导体薄膜的导电类型为n型或者p型。