[發明專利]一種介電溫度系數修正的深能級瞬態譜測試方法

有效

• 申請號: 202110011402.1
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112786472B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 曾慧中;唐義強;孟奔陽;肖化宇;楊瀟;張文旭;張萬里;李言榮
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

1.一種介電溫度系數修正的深能級瞬態譜測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1:對目標樣品進行DLTS測試，收集不同溫度下目標樣品的電容瞬態信息，得到不同溫度下電容瞬態C-t曲線，然后隨機選取兩個固定的時間t₁，t₂所對應的電容相加，以得到不同溫度的電容變化量，電容變化量ΔC可表示為：

其中C(t₁)、C(t₂)是t₁，t₂時刻的測試電容，n_T是陷阱中的電子濃度，C₀是單位面積缺陷電容，N_D是摻雜濃度，τ_n時間常數；DLTS信號使用ΔC/C₀來表示，得到原始的DLTS信號譜線圖；

步驟2：根據步驟1得到的原始DLTS信號譜線圖，對公式(1)關于τ_n求導，以得到曲線極值點，即得到極值溫度；假設目標樣品存在缺陷能級為ΔE的缺陷，則該缺陷對應的時間常數τ_n為：

其中，δ_n是缺陷的截獲面積，T是溫度，K是玻爾茲曼常數，ΔE是缺陷能級，γ_n＝3.25×10²¹(m_n/m_o)cm^-2·s^-1·K^-1，m_n為半導體中電子態密度有效質量，m_o是自由電子的有效質量；對式(2)改寫為：

通過式(3)確定樣品的缺陷能級ΔE，截獲面積δ_n，陷阱濃度n_T參數，完成DLTS測量；

步驟3：對于MIS結構而言，測試獲得的電容瞬態C-t曲線中的是總電容值C_m為絕緣層電容C_i和耗盡層電容C_d的串聯電容，還需要考慮絕緣層電容C_i和耗盡層電容C_d的影響，總電容值C_m表示為：

其中，C_m(t)是t時刻的總電容值，C_i是絕緣層電容，C_d是耗盡層電容，C_d(t)是t時刻的耗盡層電容；即步驟1測量得到的電容瞬態曲線為C_m-t，總電容的變化ΔC_m和耗盡層電容變化ΔC_d之間滿足可表示為：

通過公式(5)，在DLTS的測試中，ΔC_d/C_d(t₂)＜＜1，所以上式可以簡化表示為：

其中，α為影響因子，在任意時刻t₀的耗盡層電容C_d(t₀)和穩定后的耗盡層電容C_d(∞)之間的差值都不大；將上式(5)中的C_d(t₂)替換成C_d(∞)對α幾乎沒有影響，α可以表示為：

通過公式(7)和步驟1中DLTS測試數據計算出影響因子α，以得到測試溫度和影響因子關系；

步驟4：影響因子α1，由式(7)可知，在對MIS結構的DLTS測試中，由于絕緣層電容的存在給DLTS信號帶來一定比例的衰減，其衰減比例等于影響因子α；

根據步驟1對樣品的測試所得數據和原始DLTS信號譜線圖和步驟3中計算的α值對DLTS譜線進行修正，即修正后的DLTS＝初始的DLTS信號×α，并且得到修正后的DLTS信號譜線圖、缺陷能級ΔE、截獲面積δ_n和陷阱濃度n_T。