[发明专利]一种介电温度系数修正的深能级瞬态谱测试方法有效

专利信息
申请号: 202110011402.1 申请日: 2021-01-06
公开(公告)号: CN112786472B 公开(公告)日: 2023-01-10
发明(设计)人: 曾慧中;唐义强;孟奔阳;肖化宇;杨潇;张文旭;张万里;李言荣 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: H01L21/66 分类号: H01L21/66
代理公司: 电子科技大学专利中心 51203 代理人: 闫树平
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 温度 系数 修正 能级 瞬态 测试 方法
【权利要求书】:

1.一种介电温度系数修正的深能级瞬态谱测试方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1:对目标样品进行DLTS测试,收集不同温度下目标样品的电容瞬态信息,得到不同温度下电容瞬态C-t曲线,然后随机选取两个固定的时间t1,t2所对应的电容相加,以得到不同温度的电容变化量,电容变化量ΔC可表示为:

其中C(t1)、C(t2)是t1,t2时刻的测试电容,nT是陷阱中的电子浓度,C0是单位面积缺陷电容,ND是掺杂浓度,τn时间常数;DLTS信号使用ΔC/C0来表示,得到原始的DLTS信号谱线图;

步骤2:根据步骤1得到的原始DLTS信号谱线图,对公式(1)关于τn求导,以得到曲线极值点,即得到极值温度;假设目标样品存在缺陷能级为ΔE的缺陷,则该缺陷对应的时间常数τn为:

其中,δn是缺陷的截获面积,T是温度,K是玻尔兹曼常数,ΔE是缺陷能级,γn=3.25×1021(mn/mo)cm-2·s-1·K-1,mn为半导体中电子态密度有效质量,mo是自由电子的有效质量;对式(2)改写为:

通过式(3)确定样品的缺陷能级ΔE,截获面积δn,陷阱浓度nT参数,完成DLTS测量;

步骤3:对于MIS结构而言,测试获得的电容瞬态C-t曲线中的是总电容值Cm为绝缘层电容Ci和耗尽层电容Cd的串联电容,还需要考虑绝缘层电容Ci和耗尽层电容Cd的影响,总电容值Cm表示为:

其中,Cm(t)是t时刻的总电容值,Ci是绝缘层电容,Cd是耗尽层电容,Cd(t)是t时刻的耗尽层电容;即步骤1测量得到的电容瞬态曲线为Cm-t,总电容的变化ΔCm和耗尽层电容变化ΔCd之间满足可表示为:

通过公式(5),在DLTS的测试中,ΔCd/Cd(t2)<<1,所以上式可以简化表示为:

其中,α为影响因子,在任意时刻t0的耗尽层电容Cd(t0)和稳定后的耗尽层电容Cd(∞)之间的差值都不大;将上式(5)中的Cd(t2)替换成Cd(∞)对α几乎没有影响,α可以表示为:

通过公式(7)和步骤1中DLTS测试数据计算出影响因子α,以得到测试温度和影响因子关系;

步骤4:影响因子α1,由式(7)可知,在对MIS结构的DLTS测试中,由于绝缘层电容的存在给DLTS信号带来一定比例的衰减,其衰减比例等于影响因子α;

根据步骤1对样品的测试所得数据和原始DLTS信号谱线图和步骤3中计算的α值对DLTS谱线进行修正,即修正后的DLTS=初始的DLTS信号×α,并且得到修正后的DLTS信号谱线图、缺陷能级ΔE、截获面积δn和陷阱浓度nT

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