[發明專利]一種SiC MOS器件的陷阱量測試和分離方法

在審

• 申請號: 202110130884.2
• 申請日: 2021-01-30
• 公開（公告）號: CN112967944A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 王德君;尹志鵬;尉升升;楊超;秦福文
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 王樹本;徐雪蓮

1.一種SiC MOS器件陷阱量的測試方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、SiC MOSCAP/MOSFET器件的測試準備工作，將N₂氣通過通氣閥通入探針臺中，打開探針臺的腔室，隨后在N₂氣氛保護下將SiC MOSFET器件放入探針臺內的樣品托上，關閉探針臺腔室和通氣閥，利用真空泵將腔室內真空度抽至10^-2～10^-4Torr；

步驟2、固有氧化物陷阱量測試：利用液氮制冷和溫度控制儀，將樣品托的溫度調節為80～270K，在SiC MOSCAP/MOSFET的柵極施加±1～10MV/cm的電場，時間為60～2000s，結束后立即進行C-V曲線測試，測得施加正負電場后的平帶電壓V_fb和中帶電壓V_mg，從而計算出施加正負電場后的平帶電壓差和中帶電壓差；

步驟3、采用急速冷卻法測試SiC MOSCAP/MOSFET中的激活氧化物陷阱量，利用液氮制冷和溫度控制儀，先將樣品托升溫至300～575K，在SiC MOSCAP/MOSFET的柵極施加+1～10MV/cm的電場，時間為600～2000s，并在持續時間內急速降溫至80～270K，結束后立即進行C-V曲線測試，測得施加正電場后的V_fb和V_mg，隨后在柵極施加大小相等極性相反的電場，時間和測試流程與施加正電場時相同，通過相應的C-V曲線，測得施加負電場后的V_fb和V_mg，根據這兩條C-V曲線上的V_fb和V_mg計算出陷阱激活后的平帶電壓差和中帶電壓差。

2.一種采用如權利要求1所述的測試方法的SiC MOS器件陷阱量的分離方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、固有氧化物陷阱量與界面陷阱量的分離，根據權利要求1步驟2得到的施加正負電場后的平帶電壓差和中帶電壓差，對固有氧化物陷阱量與界面陷阱量進行分離并通過公式(1)和公式(2)進行描述，

式中，ΔV_fb表示平帶電壓差，ΔV_mg表示中帶電壓差，C_ox表示氧化膜最大電容值，A表示電極面積，q表示元電荷量，ΔN_ot表示固有氧化物陷阱量，ΔN_it表示界面陷阱量；

步驟2、激活氧化物陷阱量與激活界面陷阱量的分離，根據權利要求1步驟3得到的陷阱激活后的平帶電壓差和中帶電壓差，對激活氧化物陷阱量與激活界面陷阱量進行分離并通過公式(3)和公式(4)進行描述，

式中，ΔV_fb-active表示陷阱激活后的平帶電壓差，ΔV_mg-active表示陷阱激活后的中帶電壓差，ΔN_ot-active表示激活氧化物陷阱量，ΔN_it-active表示激活界面陷阱量，C_ox-1表示急速冷卻法下測到的最大氧化物電容；

步驟3、SiC MOS器件的開啟電壓穩定性評價，通過步驟1、2中計算得到的ΔN_ot，ΔN_it，ΔN_ot-active和ΔN_it-active的數值越小，表明SiC MOS器件中的固有陷阱量及激活陷阱量就越少，這進一步表明該器件的開啟電壓穩定性就越高。