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。     

Hg1—xCdxTe深缺陷能级研究

利用深能级瞬态谱(DLTS)研究了Hg_(1-x)Cd_xTe(x=0.4)p~+n光伏二极管中的缺陷能级.通过改变注入脉冲条件,获得2个电子陷阱和2个空穴陷阱,电子陷阱的能级位置分别为E(0.06)和E(0.15),空穴陷阱的能级位置分别为H(0.075)和H(0.29).这些深能级的浓度约为浅能级浓度的百分之几.通过改变注入脉冲的宽度,测量了这些能级的多子俘获截面,根据这些深能级的特征参数,估算了器件的少子寿命和零偏压的动态电阻与面积的乘积,并讨论了一些缺陷能级的本质.     

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。     

Laplace缺陷谱方法研究

本文讨论了研究半导体缺陷深能级瞬态谱中遇到的多指数分解问题，并使用共轭梯度计算法对瞬态谱进行数值Laplace逆变换处理来实现多指数瞬态的分解．结果表明，此方法具有较高的分辨率，而且存储和计算量较小，适用于进行常规的深能级瞬态精细结构测量．     

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。     

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。     

用OTCS方法测量InP：Fe中的深能级

用光激瞬态电流谱（ＯＴＣＳ）方法测量半绝缘ＩｎＰ：Ｆｅ的深能级，研究了光强对ＯＴＣＳ测试的影响，在低温下，用强光滑蜊测得ＩｎＰ：Ｆｅ中存在ＥＴ＝０．３４ｅＶ的电子陷阱和ＥＴ＝１．１３ｅＶ的空穴陷阱，光强增大，ＥＴ＝０．３４ｅＶ的电子陷阱的ＯＴＣＳ峰的位置向高温方向移动，不同的光强下测得的ＥＴ也不同。文章从光的强度影响深能级的填充率对ＥＴ进行了理论修正。实验上发现修正后误差大大减小了。     

（Pt及其硅化物）／硅界面的深能级研究

本文利用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ），详细研究了（Ｐｔ及其硅化物）／Ｓｉ界面上存在的各种深能级缺陷中心，并分析了引起这些缺陷的原因及与界面原于结构的关系．     

用PICTS研究非掺杂半绝缘CdTe的深能级

本文首次报道了采用光激电流瞬态谱（ＰＩＣＴＳ）研究非掺杂半绝缘ＣｄＴｅ的深能级。结果表明，晶体内部的深能级决定着半绝缘材料的电阻率，０．１－０．１９ｅＶ深能级带是决定电阻率高低的重要因素；ＰＩＣＴＳ反映的是晶体内的深能级，与样品（１１１）ＣｄＴｅ的Ａ、Ｂ面和表面光洁度关系不大。     

GaN基光发射二极管中深能级研究

利用深能级瞬态谱 (DLTS)仪对 Si C衬底上 Ga N基光发射二极管 (LED)中 n-In0 .2 5Ga0 .75N层的深能级进行了研究。在 77K到 3 0 0 K的温度扫描范围内只测量到一个 DLTS峰。该 DLTS峰在反向偏压为 3 V时有一极大值 ,说明 n-In0 .2 5Ga0 .75N层此时全部被耗尽。改变测量的率窗 ,得到该深能级在导带下 0 .2 4e V处 ,浓度为 2 .2 % ND,俘获截面为 1 .93× 1 0 - 1 5cm2。在 Ga N材料中 ,其他小组也报道了此位置上的深能级结果。结合文中的工作 ,该深能级可能和 n-In0 .2 5Ga0 .75N层中的线位错有关。     

钛溅射和硅化钛形成在硅中引进深能级的研究

利用DLTS技术详细研究经钛溅射和RTA950℃处理在n型和p型硅里引进的深能级.结果表明在n型硅里有二个,在p型硅里有三个深能级生成.这些能级的浓度在10~(13)—10~(14)cm~(-3)之间.它们的产生可归因于替位钛原子,钛与RTA相互作用的络合物.     

基于光致发光谱的窄禁带半导体材料能级研究

材料能带以及缺陷能级状态是窄禁带半导体材料芯片制造过程中的重要参数。红外调制光致发光（Photoluminescence, PL）光谱仪是一种无损的有效检测技术。利用该技术对不同的窄禁带半导体材料进行了检测,然后用线型拟合光谱揭示了不同能级间的电子跃迁,并对结果进行了分析。结果表明,红外调制PL光谱是一种有效的材料能带和缺陷能级研究方法。     

掺氮区熔硅单晶深能级的研究

DLTS测量发现,在原生掺氮区熔硅单晶中,除E_c-0.20eV、E_c-0.28eV与氮相关外,E_c-0.57eV能级也与氮相关.此三能级在低于400℃、经0.5 小时退火均消失,同时测得三个与氮相关的新能级E_c-0.17eV、E_c-0.37eV和E_c-0.50eV,并研究了它们的退火行为.     

电子辐照CZ—Si单晶的深能级

常熳下用剂量为４×１０＾１５电子／ｃｍ＾２的１．８ＭｅＶ电子束对ＣＺ－Ｓｉ单晶制成的ｐ＾＋ｎ二极管进行了辐照，采用能级瞬态谱技术在该样品中观察到４个深能级，并对其形成原因进行了讨论。