[发明专利]高分辨率深能级瞬态谱仪的设置方法及仪器

说明书

本发明属于半导体深能级瞬态谱测量技术方法和仪器领域。

半导体材料、器件中，杂质、缺陷、中子和电子辐照和各种应力和工艺等因素产生的深能级及其对其测量，是半导体物理、材料等领域内一个重要课题。现有的深能级谱测量方法及仪器可参见下列资料。

〔1〕C.T.Sah，L.Forbes，L.L.RosierandA.F.Taschsclid-stateElectron.（固体电子学）GB，Vol.13，1970，PP.759～788。

〔2〕DLTS.Ref.D.V.Lang，J.Appl，phys，（应用物理）Vol.45.PP.3014，1974。

〔3〕DLTS仪日本山河测试研究所。

〔4〕DLTS仪新制品17D060日本岛田理化工业株式会社。

〔5〕DLTS仪英国PolaronEquipmentLtd（波拉戒设备公司）产品。

〔6〕DLTS仪匈牙利技术物理所产品

〔7〕DLTS仪南京大学南京半导体器件总厂NJ.M.DLTS产品

〔8〕N.M.Johnson，D.J.Bart-elink，M.Schultz，Proc.ofInt.TopicalConf.onthePhysicsofSiO₂andItsinterfacesfobepublished。（国际SiO₂与及表面物理会议文集）1978。

〔9〕H.LefevzeandM.Schultz.IEEETrans.ElectronDevices，（IEEE-晶体管电子器件）Vol.ED24，10.7.1977。

〔10〕CT-DLTS。孙勤生，全国集成电路硅材料第二届学术会议论文摘要集，1981。

〔11〕孙勤生半绝缘α-Si定域态和GaAs深能级的光激瞬态电流谱PITS（1983年全国半导体物理学术会议论文摘要集）。

〔12〕Ch.Hurtes.M.Boulou，A.Mitonneau，andD.BoisApplPhysLett（应用物理通报）32（12），821（1978）

以深能级瞬态热激电容〔1〕为基础的深能级瞬态（电容）谱DLTS（DeepLevelTransiontSpectroscopy）〔2〕1974年由美国贝尔实验室D.V.Lang提出的，对深能级热激瞬态电容讯号设置率窗（二点差分式），取出温度扫描DLTS谱讯号的DLTS技术方法，已成为一种重要的半导体测量分析技术。由此制成的DLTS仪，在中国、日本、美国、英国、匈牙利等，都已先后商品化。〔3〕〔4〕〔5〕〔6〕〔7〕

目前现有的深能级瞬态谱测量技术，除DLTS外，还有：恒定电容的CC-DLTS〔8〕、双脉冲的DDLTS〔9〕、恒温率窗扫描的CT-DLTS〔10〕、光激瞬电流的PITS〔11〕、〔12〕等，但这些深能级瞬态谱都存在着分辨率低的问题。由于分辨率低，谱峰所占的扫描温度范围很宽，见图1-5，相近能级的谱峰之间相互覆盖、高峰掩盖低峰，因而就难以测定和分析深能级数量多情况复杂，以及有相邻近能级或存在能级分裂现象的样品。

本发明的目的，在于解决目前现有深能级瞬态谱分辨率低这一突出问题，提供设计具有高分辨率又具有高灵敏度特征的高分辨率深能级瞬态谱仪的技术方式，以及用此方法的讯号处理仪和深能级瞬态谱仪。

为此目的，本发明技术解决方案指出了现有各种深能级瞬态谱分辨率低的关键所在，提出了一种新颖的高分辨率瞬态讯号多点（m≥3）组合率窗系列和一种三点不等距组合率窗，并由这些新的率窗（RateWindow），得到了各种高分辨率的深能级瞬态谱，本发明还提出了根据多点（m≥3）组合率窗，设计新颖的高分辨率瞬态讯号处理仪的多种设计方案和实施原理，提出了由高分辨率瞬态讯号处理仪组成的各种高分辨率深能级瞬态谱仪，本发明还给出了由高分辨率深能级瞬态谱仪描出的实施结果-高分辨率深能级瞬态谱谱线，见图1-1、1-2、1-3、1-4。从这些实施结果足以看出本发明在深能级研究方面的重要性，以及它们与现有的深能级瞬态谱DLTS等相比，所具有的优越性和特征。

以下分部阐述技术解决方案的细节：

（一）高分辨率瞬态讯号多点〔m≥3〕组合率窗系列SRW（m）