碳化硅表面缺陷态能量分布测量方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种碳化硅表面缺陷态能量分布测量方法、系统及存储介质，先分别在不同施加电压、不同温度、不同电压脉冲时间的条件下，通过深能级瞬态谱仪器测量得到碳化硅晶圆与金属电极点构成的肖特基结构的瞬态电容变化曲线，然后根据瞬态电容变化曲线，得到耗尽层宽度曲线，再根据所述耗尽层宽度曲线，计算出瞬态电压曲线，最后根据瞬态电压曲线计算出碳化硅晶圆表面缺陷态的能级位置以及对应缺陷态密度，从而得出碳化硅晶圆的缺陷态态密度能级分布规律。能级分布规律。能级分布规律。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅表面缺陷态能量分布测量方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及碳化硅的
，特别涉及一种碳化硅表面缺陷态能量分布测量方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]碳化硅晶圆(衬底)的质量可以通过少数载流子寿命来进行表征，而碳化硅晶圆的少数载流子寿命由两部分确定，即表面复合速率和体寿命。表面复合速率对碳化硅晶圆的少数载流子寿命有很大的影响，但是其本身也是一个等效的笼统概念。表面复合速率实际上受到许多不同能级上的缺陷态的态密度，电子/空穴捕获面积等因素的影响。
[0003]深能级是半导体中远离导带底或价带顶的杂质能级或缺陷能级，深能级有多种检测方法，而近年来，深能级瞬态谱(Deep Level Transient Spec troscopy，DLTS)受到了越来越广泛的关注。采用传统的少数载流子寿命分析方法，只可以得到碳化硅晶圆的等效表面复合速率的数值，而不能确定碳化硅晶圆的表面缺陷态的能级分布情况和各能级上缺陷态的电子/空穴捕获面积。传统的少数载流子分析方法还有一个缺点，即只能得到整个表面的等效平均表面复合速率值，而不能区分碳化硅晶圆表面不同位置，不同形貌区域的表面电学特性差异。故如何运用深能级瞬态谱的技术手段获得碳化硅晶圆的表面缺陷态能量分布是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是解决
技术介绍
中提到的上述问题，提出一种碳化硅表面缺陷态能量分布测量方法、系统及存储介质。
[0005]为实现上述目的，本专利技术首先提出了一种碳化硅表面缺陷态能量分布测量方法，包括以下步骤：
[0006]分别在不同施加电压、不同温度、不同电压脉冲时间的条件下，通过深能级瞬态谱仪器测量得到碳化硅晶圆与金属电极点构成的肖特基结构的瞬态电容变化曲线，所述金属电极点为在所述碳化硅晶圆表面的不同位置处蒸镀的金属点；
[0007]根据公式以及所述瞬态电容变化曲线，得到耗尽层宽度曲线，其中C代表瞬态电容变化曲线的瞬态电容值、ε
SiC
代表碳化硅的介电常数、d
R
代表耗尽层宽度值；
[0008]根据公式以及所述耗尽层宽度曲线，计算出瞬态电压曲线，其中V代表瞬态电压值、q代表基本电荷量、N
a
代表碳化硅晶圆的掺杂浓度；
[0009]根据公式所述瞬态电压曲线计算出碳化硅晶圆表面缺陷态的能级位置以及对应缺陷态密度，其中N
T
代表碳化硅晶圆某个能级上的缺陷态态密度、t代表时间。
[0010]可选的，还包括：根据公式计算出缺陷态中电子/空穴发射速率，其
中e
p
代表空穴的发射速率。
[0011]可选的，还包括：根据公式计算出缺陷态中电子/空穴捕获面积，其中γ代表常数、σ
p
代表空穴的捕获面积、T代表绝对温度、k代表玻尔兹曼常数、E
T
代表缺陷态在碳化硅禁带中的能级位置。
[0012]可选的，还包括：测量不同金属电极点的瞬态电容变化曲线，从而得出碳化硅晶圆表面不同位置处的表面态电学性质差异。
[0013]本专利技术实施例还提供了一种碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量系统，包括：
[0014]瞬态电容变化曲线获取模块，被配置为分别在不同施加电压、不同温度、不同电压脉冲时间的条件下，通过深能级瞬态谱仪器测量得到碳化硅晶圆与金属电极点构成的肖特基结构的瞬态电容变化曲线，所述金属电极点为在所述碳化硅晶圆表面的不同位置处蒸镀的金属点；
[0015]耗尽层宽度曲线计算模块，被配置为根据公式以及所述瞬态电容变化曲线，得到耗尽层宽度曲线，其中C代表瞬态电容变化曲线的瞬态电容值、ε
SiC
代表碳化硅的介电常数、d
R
代表耗尽层宽度值；
[0016]瞬态电压曲线计算模块，被配置为根据公式以及所述耗尽层宽度曲线，计算出瞬态电压曲线，其中V代表瞬态电压值、q代表基本电荷量、N
a
代表碳化硅晶圆的掺杂浓度；
[0017]缺陷态能量分布模块，被配置为根据公式所述瞬态电压曲线计算出碳化硅晶圆表面缺陷态的能级位置以及对应缺陷态密度，其中N
T
代表碳化硅晶圆某个能级上的缺陷态态密度、t代表时间。
[0018]可选的，还包括：发射速率计算模块，被配置为根据公式计算出缺陷态中电子/空穴发射速率，其中e
p
代表空穴的发射速率。
[0019]可选的，还包括：捕获面积计算模块，被配置为根据公式可选的，还包括：捕获面积计算模块，被配置为根据公式计算出缺陷态中电子/空穴捕获面积，其中γ代表常数、σ
p
代表空穴的捕获面积、T代表绝对温度、k代表玻尔兹曼常数、E
T
代表缺陷态在碳化硅禁带中的能级位置。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术提供了一种利用深能级瞬态谱仪器测量碳化硅晶圆的表面缺陷态能量分布的新方法。先分别在不同施加电压、不同温度、不同电压脉冲时间的条件下，通过深能级瞬态谱仪器测量得到碳化硅晶圆与金属电极点构成的肖特基结构的瞬态电容变化曲线,然后根据瞬态电容变化曲线，计算得到耗尽层宽度曲线，再根据所述耗尽层宽度曲线，计算出瞬态电压曲线，最后根据瞬态电压曲线计算出碳化硅晶圆表面缺陷态的能级位置以及对应缺陷态密度，从而得出碳化硅晶圆的缺陷态态密度能级分布规律。
[0022]进一步的，通过计算出各能级上缺陷态中电子/空穴发射速率以及各能级上缺陷态中电子/空穴捕获面积，相比传统方法能更全面得表征碳化硅晶圆的表面缺陷态能量分
布。
[0023]进一步的，通过在碳化硅晶圆的不同位置区域制作金属电极，然后通过本专利技术方法实现区分碳化硅晶圆不同位置上表面电学特性的差异。
[0024]本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例提供的一种碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量方法的流程框图之一；
[0026]图2为本专利技术实施例提供的一种碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量方法的流程框图之二；
[0027]图3为本专利技术实施例提供的一种碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量方法的流程框图之三；
[0028]图4为本专利技术实施例提供的一种碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量系统的系统框图之一；
[0029]图5为本专利技术实施例提供的一种碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量系统的系统框图之二；
[0030]图6为本专利技术实施例提供的一种碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量系统的系统框图之三。
具体实施方式
[0031]为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0032]由于采用传统的少数载流子寿命分析方法，只可以得到碳化硅晶圆的等效表面复合速率的数值，一方面，该种方法分析结果缺乏准确性和可靠性，另一方面，该种方法也不能很好测量出碳化硅晶圆不同位置处的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量方法，其特征在于，包括以下步骤：分别在不同施加电压、不同温度、不同电压脉冲时间的条件下，通过深能级瞬态谱仪器测量得到碳化硅晶圆与金属电极点构成的肖特基结构的瞬态电容变化曲线，所述金属电极点为在所述碳化硅晶圆表面的不同位置处蒸镀的金属点；根据公式以及所述瞬态电容变化曲线，得到耗尽层宽度曲线，其中C代表瞬态电容变化曲线的瞬态电容值、ε
SiC
代表碳化硅的介电常数、d
R
代表耗尽层宽度值；根据公式以及所述耗尽层宽度曲线，计算出瞬态电压曲线，其中V代表瞬态电压值、q代表基本电荷量、N
a
代表碳化硅晶圆的掺杂浓度；根据公式所述瞬态电压曲线计算出碳化硅晶圆表面缺陷态的能级位置以及对应缺陷态密度，其中N
T
代表碳化硅晶圆某个能级上的缺陷态态密度、t代表时间。2.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量方法，其特征在于，还包括：根据公式计算出缺陷态中电子/空穴发射速率，其中e
p
代表空穴的发射速率。3.根据权利要求2所述的碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量方法，其特征在于，还包括：根据公式计算出缺陷态中电子/空穴捕获面积，其中γ代表常数、σ
p
代表空穴的捕获面积、T代表绝对温度、k代表玻尔兹曼常数、E
T
代表缺陷态在碳化硅禁带中的能级位置。4.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量方法，其特征在于，还包括：测量不同金属电极点的瞬态电容变化曲线，从而得出碳化硅晶圆表面不同位置处的表面态电学性质差异。5.一种碳化硅晶圆表面缺陷态能量分布测量系统，其特征在于，包括：瞬态电容变化曲线获取模...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立辉，皮孝东，杨德仁，熊慧凡，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：