一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法，基本原理是：首先，通过可见光照射衬底激发自由载流子，同时施加一定电压将载流子注入二氧化硅层中，被陷阱能级俘获；然后，通过线性升温的方法将被陷阱俘获的束缚载流子重新激发出来，变成自由载流子，测量这部分载流子贡献的电流随温度的变化曲线；最后，根据热刺激电流模型，得到二氧化硅中陷阱的能级分布。本发明专利技术的测量方法采用可见光和加电压向二氧化硅中注入载流子，避免了使用X光照射注入载流子的方式，以及其对二氧化硅的进一步损伤。

A method for measuring the distribution of trap energy in the oxide layer of a semiconductor device

The invention provides a method for measuring the trap level distribution of the oxide layer of a semiconductor device, the basic principle is: first of all, excitation of free carriers by visible light irradiation in the substrate, while applying a voltage carrier will be injected into the silica layer, is trap capture; then, by means of the linear heating will be bound to carrier trap capture to inspire them to become a free carrier, temperature curve of current measurement of this contribution with the carrier; finally, according to the thermally stimulated current model, get the energy distribution of silica trap. The measuring method of the invention injects carriers into silicon dioxide by visible light and voltage, avoiding the way of injecting carriers by using X light, and further damaging silicon dioxide.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法
本专利技术涉及半导体器件质量及可靠性研究，特别涉及一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法。
技术介绍
随着芯片制造工艺的飞速发展和芯片集成度的大幅提高，集成电路的性能越来越先进，器件尺寸越来越小，氧化层厚度越来越薄。而氧化层的质量直接关系到器件的性能和稳定性。器件中氧化层的陷阱能级，会俘获载流子，形成半导体电荷，导致器件的阈值电压偏移，同时增大器件的栅漏电流，降低了器件的使用可靠性和长期稳定性。因此，有必要测量氧化层中陷阱态密度及其能级分布，同时对氧化层中陷阱态的测量研究可以为器件设计制造提供优化方案。但是由于二氧化硅是非晶材料，而且带隙非常宽，本身载流子浓度低，导电性非常差，因此对二氧化硅层陷阱的表征非常困难。另外，在氧化层中注入载流子，经常要用到X光照射，对设备的要求很高，实验步骤繁琐；而且有可能对氧化层造成进一步损伤。目前，针对氧化层中的陷阱态及其能级分布的测试表征，是表征器件稳定性和寿命的重要方式之一，也是半导体器件表征中的难点之一。
技术实现思路
本专利技术提供一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法，不采用X光照射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法，其特征在于具体步骤如下：步骤S1，将器件固定在密封腔内，源极和漏极接地，器件的硅衬底和栅极连接源表；步骤S2，在栅极和硅衬底之间施加电压Vg1，控制密封腔内的器件从室温T1开始以升温速率β线性升温，直到温度T2，测量栅极和硅衬底之间电流随温度的变化，得到本底电流I0（T）；步骤S3，将器件温度降到室温，在栅极施加电压Vg2，在硅衬底施加电压Vs1，通过可见光照射硅衬底激发硅中的自由载流子，使载流子在偏压的作用下注入二氧化硅层，被陷阱能级俘获；可见光照和施加偏置电压保持一定时间t；步骤S4，撤去可见光，与步骤S2实施相同的实验设置，即在栅极和硅衬底...

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的氧化层中陷阱能级分布的测量方法，其特征在于具体步骤如下：步骤S1，将器件固定在密封腔内，源极和漏极接地，器件的硅衬底和栅极连接源表；步骤S2，在栅极和硅衬底之间施加电压Vg1，控制密封腔内的器件从室温T1开始以升温速率β线性升温，直到温度T2，测量栅极和硅衬底之间电流随温度的变化，得到本底电流I0（T）；步骤S3，将器件温度降到室温，在栅极施加电压Vg2，在硅衬底施加电压Vs1，通过可见光照射硅衬底激发硅中的自由载流子，使载流子在偏压的作用下注入二氧化硅层，被陷阱能级俘获；可见光照和施加偏置电压保持一定时间t；步骤S4，撤去可见光，与步骤S2实施相同的实验设置，即在栅极和硅衬底之间施加电压Vg1，控制密封腔内的器件从室温T1开始，以升温速率β线性升温，直到温度T2，激发二氧化硅层中被陷阱俘获的载流子，变成自由载流子，测量栅极和衬底之间电流随温度的变化，即总电流I1（T）；步骤S5，利用步骤S4中测量的总电流I1(T)减去步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光辉，董鹏，宋宇，杨萍，李沫，代刚，张健，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51