用深能级瞬态谱作半导体器件失效机理分析

本文是用深能级瞬态谱(DLTS)研究器件的失效机理.利用DLTS技术,区别是属于表面失效,还是属于体内缺陷引起为失效,并且还研究了深能级杂质对器件电参数的影响.发表于《1986年半导体和集成电路国际会议论文集》,北京     

深能级瞬态谱技术

深能级,是指半导体中远离导带底或价带顶的杂质能级或缺陷能级.深能级的存在对半导体的电学、热学和光学性质有很大影响.有很多半导体器件,其性能直接与深能级的存在有关.如发光二极管的发光颜色和亮度,开关晶体管的开关速度,CCD器件的电荷转移效率等都受到深能级杂质的类别和浓度的影响.因此,检测和研究半导体中的深能级,在理论上和器件生产上都有重要意义.     

用深能级瞬态谱法测量GaAS MESFET中的深能级

本文介绍了用深能级瞬态谱(DLTS)法测量GaAs MESFET的深能级杂质和缺陷。在有源层中一般没有测到深能级杂质和缺陷,但在有源层与缓冲层界面附近测到了多个空穴陷阱和电子陷阱。其中空穴陷阱的能级有0.41eV、0.53eV、0.68eV、0.91eV;电子陷阱的能级有0.30eV、0.44eV、0.84eV。并对部分陷阱的性质作了初步的讨论。     

深能级瞬态谱（DLTS）技术应用于半导体器件的失效分析

开展半导体器件管芯特性异常的失效分析,需要从原子分子的观点来解释器件电特性异常的原因,笔者把深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）技术应用于半导体器件的失效分析,测定了不同半导体器件的ＰＮ结构和肖特基势垒结耗尽层的微量重金属杂质和缺陷引起的深能级中心浓度,能级位置。用失效样品和正常样品的以上微观物理量的差异来解释半导体器件电特性异常的原因,得到了满意的结果。笔者用ＤＬＴＳ技术解决的失效分析问题包括：１．随频率的     

用深能级瞬态谱及瞬态电容研究靠近禁带中央能级的新方法

半导体中的深能级杂质缺陷在禁带中往往有好几个能级,如果其中有接近禁带中央的能级,它在载流子复合等问题中起重要作用.本文指出利用接近禁带中央的能级在深能级瞬态谱(DLTS)中的峰高与其它能级的峰高的比值或利用相应的瞬态电容的初始值的比值,可以求出接近禁带中央的那个能级的电子热发射率与空穴热发射率的比值C_n(T)/e_p(T),结合DLTS的率窗或瞬态电容的时间常数,可以同时确定该能级的e_n(T)及c_p(T),并可进而求出该能级在禁带中的位置、禁带宽度在绝对零度的外插值等参数.以掺金的硅为例应用上述方法,在较高的温度范围用DLTS,在较低的温度范围用瞬态电容,求得了金的受主能级的c_n(T)/c_p(T).c_n(T)、c_p(T)及其它参数,与文献所载的用其它方法求出的相近.文中还讨论了这种方法的误差以及这种方法在识别杂质缺陷方面的可能作用.     

Ni-Au/AlN/Si器件的深能级瞬态谱研究

对GaN器件制备过程中AlN缓冲层相关的电活性缺陷进行了C-V和深能级瞬态谱(DLTS)研究。C-V研究结果表明,制备态Ni-Au/AlN/Si MIS器件中,靠近AlN/Si界面处的掺杂浓度为4.4×10¹⁷cm-3,明显高于Si衬底的1.4×10¹⁶cm-3,意味着制备态样品中Al原子已经向衬底硅中扩散。采用退火工艺研究了GaN器件制备过程中的热影响以及热处理前后电活性缺陷在硅衬底中的演变情况,发现退火处理后,Al原子进一步向衬底硅中更深处扩散,扩散深度由制备态的500nm左右深入到1μm附近。DLTS研究结果发现,在Si衬底中与Al原子扩散相关的缺陷为Al-O配合物点缺陷。DLTS脉冲时间扫描表明,相比于制备态样品,退火态样品中出现了部分空穴俘获时间常数更大的缺陷,退火处理造成了点缺陷聚集,缺陷类型由点缺陷逐渐向扩展态缺陷发展。     

MOS结构深能级瞬态谱的测试与分析

叙述了一种采用MOS结构研究半导体深能级陷阱的深能级瞬态谱(DLTS)测试与分析方法。该方法简便易行,适用范围广。通过对n-Al_(0.2)Ga_(0.8)As中深能级的研究表明,MOS结构和p~+-n结构的DLTS结果相同。     

用深能级瞬态谱法研究MOS界面的电学特性

本文系统介绍了用于有效地研究MOS界面电学特性的深能级瞬态谱(DLTS)法。重点叙述和分析了MOS电容的瞬态响应特性,DLTS法基本原理和测量装,以及MOS界面诸电学参量的确定方法等。     

用瞬态电容谱技术观察AlGaAs DH结构中的深能级

用瞬态电容谱技术(DLTS)能探测到10~(-3)×|N_D—N_A|的深能级中心。能量范围从0.2ev到禁带中心。实验中测量了宽接触,条形以及老化各阶段的AlGaAsDH结构。给出了各样品典型的DLTS谱。着重观察0.35ev(LE_2),0.89ev(LE_4)及LED三个电子陷阱的特性,讨论了这些能级与器件工艺和性能之间的关系。概述了这些深能级与衰退机理之间的联系。     

计算机控制和处理的深能级瞬态谱研究

本文建立了高速(100kHz)计算机数据采集系统,研究了二分式率窗、正弦窗等几种新的深能级瞬态讯号处理方法和谱线的后处理方法,编制了全部机器语言软件在计算机数据采集系统上实现了这些方法。该系统硬件简单、处理方法灵活,可给出高质量的DLTS谱线,通过后处理还可进一步提高分辨率和信噪比,可用于各种场合下的实时测量。利用该系统对硅中金受主能级进行测量,所得结果与文献报导相一致。     

扫描深能级瞬态谱技术（SDLTS）

深能级瞬态谱(DLTS)技术是研究半导体中深能级杂质与缺陷的有效手段。但是它给出的信息是在一个比较大的范围内的平均值,不能给出微区域深能级的空间分布。而半导体材料的不均匀性往往是受深能级杂质或缺陷的不均匀分布所控制的。所以研究与测量深能级的空间分布以及它们之间的关系,对于提高半导体材料的质量与半导体器件的性能具有十分重要的意义。为此,我们在光注入深能级电流瞬态谱(OTCS)技术的基础上,建立了一种所谓扫描深能级瞬态谱(SDLTS)技术。进行了半绝缘砷化镓中深能级及其空间分布的测量工作。     

快速傅里叶变换深能级瞬态谱测试系统

提出了一套快速傅里叶变换深能级瞬态谱（FFT-DLTS）测试系统,分析了该系统的硬件构成和软件流程,并给出了一个实例分析。最后,将FFT-DLTS与常规DLTS作了对比。     

700V高压LDMOS器件瞬态失效机理研究

详细分析了700V横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件瞬态失效机理的特性。研究表明触发器件寄生晶体管开启的失效功率不仅与器件内部温度有关,同时也与电场分布有关。器件温度影响寄生阱电阻和衬底电流的大小,而电场分布影响器件内部碰撞电离。器件温度与电场分布均与栅脉冲参数有密切关系。为了阐述栅脉冲参数对器件温度的影响,模拟仿真了器件的热响应曲线。     

用Laplace谱研究缺陷深能级精细结构

用Laplace谱隐谱仪（LDS）实验研究了GaAsP中Fe深受主上空穴发射和AlGaAs中SnDX中心上电子发射引起的非指数瞬态,发现它们起因子混晶无序效应。与DLTS的单一谱峰比较,LDS谱呈现出多峰结构,由深能级上空穴与电子热发射率随温度关系的直线拟合,得到多峰结构各峰谱的激活能,认为它们反映杂质深中心与其近邻原子的不同结构。研究表明,LDS适用于深能级精细结构的研究。     

深能级瞬态谱测量的计算机数据采集与处理系统

本文介绍了以微机作为主控制器,通过GP-IB接口和AD电路与深能级瞬态谱仪相连接构成的深能级瞬态谱测量数据采集与处理系统.该系统具有测量准确、省时、使用方便的特点.本文通过测量实例加以说明.     

硅中E_c-O.18 eV铜能级的单轴应力深能级瞬态谱研究

首次用单轴应力下的深能级瞬态谱法研究了N型直拉硅中与铜有关的主要深能级E_c-0.18eV.由实验结果推断,这个能级对应于硅中两个不同的铜中心,其深能级的激活能十分接近,单轴应力使偶然简并解除从而将它们分开.     

硅中E_c-O.18eV铜能级的单轴应力深能级瞬态谱研究

首次用单轴应力下的深能级瞬态谱法研究了N型直拉硅中与铜有关的主要深能级E_c-0.18eV.由实验结果推断,这个能级对应于硅中两个不同的铜中心,其深能级的激活能十分接近,单轴应力使偶然简并解除从而将它们分开.     

用深能级瞬态电容谱测定掺磷-Si:H的隙态密度

正 非晶硅的隙态密度在很大程度上决定了材料的电学和光学性质,因而对非晶硅隙态密度的研究具有重要的理论和实际意义。目前,对非晶硅隙态密度分布的认识,仍存在着争议。W.E.Spear.等人首先用场效应方法测定了非晶硅的隙态密度分布,并在相当一段时间为人们所接受。但由于场效应方法在实验数据处理上存在着很大误差。另外该方法的测量结果受界面态的影响很大。J.D.Cohen等人用深能级瞬态谱(DLTS)测     

多孔硅深能级谱的测试

测试了几种不同条件下制备的多孔硅样品的深能级谱（DLTS）。结果发现，其深能级都处于禁带深处，其位置和相对浓度随样品不同而不同。对测得的谱线进行了计算和分析，并联系多孔挂的表面状态作了分析和讨论。