[發(fā)明專利]一種SiC MOS器件的陷阱量測(cè)試和分離方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110130884.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN112967944A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王德君;尹志鵬;尉升升;楊超;秦福文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所有限公司 21208
• 代理人: 王樹本;徐雪蓮

本發(fā)明屬于SiC半導(dǎo)體器件可靠性測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，一種SiC MOS器件的陷阱量測(cè)試和分離方法，其中，測(cè)試方法包括以下步驟：(1)SiCMOSCAP/MOSFET器件的測(cè)試準(zhǔn)備工作，(2)固有氧化物陷阱量測(cè)試，(3)采用急速冷卻法測(cè)試SiC MOSCAP/MOSFET中的激活氧化物陷阱量。分離方法包括以下步驟：(1)固有氧化物陷阱量與界面陷阱量的分離，(2)激活氧化物陷阱量與激活界面陷阱量的分離，(3)SiC MOS器件的開啟電壓穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。本發(fā)明在通過在低溫測(cè)試或急速冷卻等方法，將陷阱的解陷速率大大降低，從而捕捉到激活陷阱的電學(xué)信號(hào)，進(jìn)而提高計(jì)算評(píng)估及分離陷阱量的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種SiC MOS器件的陷阱量測(cè)試和分離方法，屬于SiC半導(dǎo)體器件可靠性測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

SiC半導(dǎo)體材料由于其寬禁帶，高擊穿場強(qiáng)，高熱導(dǎo)率等特征，被認(rèn)為可以在高溫高壓大功率器件領(lǐng)域代替Si基器件。其中SiC功率MOSFET已經(jīng)開始商業(yè)化，并逐漸取代Si基功率器件。但是SiC MOS器件的開啟電壓穩(wěn)定性一直是難以解決的重要問題，這影響了SiCMOS器件應(yīng)用的拓展。因此對(duì)SiC MOS器件的開啟電壓的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)是十分必要的。此外，影響SiC MOS器件開啟電壓穩(wěn)定性的主要原因是SiC/SiO₂的近界面陷阱，這些缺陷能通過俘獲溝道中的載流子影響SiC MOS器件的開啟電壓穩(wěn)定性。這些缺陷中有一部分是在SiC氧化形成SiO₂的過程中產(chǎn)生的，在廣泛的溫度范圍內(nèi)都能俘獲載流子從而影響SiCMOS器件的開啟電壓，這部分缺陷被稱為固有陷阱。還有一部分缺陷，在較低溫度下不會(huì)對(duì)開啟電壓的穩(wěn)定性造成影響。但是這種缺陷會(huì)在高溫下發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，從而能夠俘獲載流子，這種缺陷被稱為激活陷阱，這種陷阱是影響器件穩(wěn)定性的主要原因。SiC MOS器件的主要在高溫領(lǐng)域工作，激活陷阱對(duì)其穩(wěn)定性的影響也相當(dāng)可觀，因此對(duì)其進(jìn)行測(cè)定評(píng)估十分有必要。但是這種陷阱解陷速率較高，一般的C-V測(cè)試無法捕捉其電學(xué)信號(hào)，因此一直是困擾業(yè)界的難題之一。

為了研究近界面陷阱，北京大學(xué)安霞等人在專利[公開號(hào)：CN102621473A]中利用脈沖信號(hào)源對(duì)MOS器件的柵極施加電場，通過電荷泵法測(cè)試襯底電流，從而計(jì)算出施加負(fù)電場后產(chǎn)生的界面陷阱密度。此外，北京大學(xué)何燕冬等人在專利[公開號(hào)：CN102176442A]中提供了一種可以同時(shí)測(cè)量n型和p型MOS器件熱載流子注入可靠性的結(jié)構(gòu)及方法。在商業(yè)測(cè)試中，中芯國際集成電路制造有限公司靳磊在專利[公開號(hào)：CN101441245A]中，在測(cè)試MOSFET的負(fù)電場后的溫度不穩(wěn)定性的過程中，在施加負(fù)電場后增加了柵極電壓恢復(fù)時(shí)間，提高了可靠性評(píng)估的準(zhǔn)確性。

王德君等人在專利[專利號(hào):ZL201811163919.7]中提供了一種對(duì)器件低溫穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)的測(cè)試方法，通過在低溫下降低陷阱的解陷速率，從而提升對(duì)氧化物陷阱量評(píng)估的準(zhǔn)確性。然而上述方法仍然難以捕捉到激活陷阱的電學(xué)信號(hào)，因此需要改進(jìn)測(cè)試方法以針對(duì)激活陷阱進(jìn)行測(cè)定。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種SiC MOS器件的陷阱量測(cè)試和分離方法。本發(fā)明方法可以在高溫下使器件產(chǎn)生激活陷阱，隨后通過急速降溫降低陷阱的解陷速率，從而固定這些陷阱中的載流子，此時(shí)即使測(cè)試速率較低的測(cè)試方法也能捕捉到這些激活陷阱的電學(xué)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激活陷阱的定量計(jì)算和分離，從而進(jìn)一步準(zhǔn)確評(píng)估SiC MOS器件的穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，解決已有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種SiC MOS器件陷阱量的測(cè)試方法，包括以下步驟：

步驟1、SiC MOSCAP/MOSFET器件的測(cè)試準(zhǔn)備工作，將N₂氣通過通氣閥通入探針臺(tái)中，打開探針臺(tái)的腔室，隨后在N₂氣氛保護(hù)下將SiC MOSFET器件放入探針臺(tái)內(nèi)的樣品托上，關(guān)閉探針臺(tái)腔室和通氣閥，利用真空泵將腔室內(nèi)真空度抽至10^-2～10^-4Torr；