【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造期间原子级缺陷的检测，具体地，涉及一种用于在4h-sic二极管制造期间在线检测原子级缺陷的发光方法。
技术介绍
1、4h-sic是一种宽带隙半导体，其已被证明对于制造用于电动汽车和功率逆变器等各种应用的高功率装置是非常有前景的。带隙中具有电子态的碳和硅的空位和反位等原子级缺陷具有电活性，并且对材料和装置的电性能有很大影响。原子级本征缺陷存在于原生sic外延生长(epi)材料中。例如，碳空位vc是4h-sic中主要的原子级缺陷。在最新的4h-sic外延晶片中，这些缺陷的浓度约为5×1012cm-3。参见ayedh,h.m.等人的“用于高压双极应用的p+-n碳化硅二极管中的碳空位控制”，物理学杂志d：应用物理学，2021.54(45)(“carbonvacancy control in p+-n silicon carbide diodes for high voltage bipolarapplications,”journal of physics d:applied physics,2021.54(45))。离子束注入是sic装置制造中实现p型和n型掺杂的常用掺杂方法。离子注入是一个高能过程，不可避免地会产生包括vc的原子级本征缺陷。sic中的碳空位具有热稳定性，在1800℃高温退火后仍然存在。参见同上。
2、现在业界可以使用扫描电子显微镜(sem)，将其配置半导体生产线中检查晶片上的缺陷(例如，日立(hitachi)检查sem)。这些sem提供了晶片上亚微米尺寸缺陷的图像，该缺陷可能导致装
3、在s.i.maximenko等人的文章“4h-sic同质外延层层错特性的阴极发光研究”，应用物理快报.94，092101(2009)(“cathodoluminescence study of the properties ofstacking faults in 4h-sic homoepitaxial layers.”appl.physi.lett.94,092101(2009))中，阴极发光用于研究4h-sic中的层错，但不包括碳空位等原子级缺陷。f.fabbri等人的文章“注入al+离子的4h-sic p+/n二极管的阴极发光光谱与电容瞬态光谱比较，”超晶格和微结构，45，383(2009)(“comparison between cathodolumescence spectroscopyand capacitance transient spectroscopy on al+ion implanted 4h-sic p+/ndiodes,”superlattice and microstructures,45,383(2009))公开了cl光谱与z1/z2深能级缺陷(碳空位)之间的相关性的研究。然而，该研究并未建立碳空位与反向偏置漏电流之间的相关性，也没有建议使用cl来监测漏电流。
4、在t.katsuno等人的文章“表面和晶体缺陷对4h-sic结势垒肖特基二极管反向特性的影响，”日本应用物理学杂志.，50，04dp04(2011)(“effects of surface andcrystalline defects on reverse characteristics of 4h-sic junction barrierschottky diodes,”jpn.j.appl.phys.,50,04dp04(2011))中揭示了漏电流与表面缺陷之间的相关性。然而，它没有揭示漏电流和碳空位之间的相关性，也没有提及使用cl来监测碳空位。ml megherbi等人的文章“注入al的4h-sic p-i-n二极管的俘获效应对正向电流-电压特性的分析，”美国电气与电子工程师协会学报，65，3371(2018)(“effects of surfaceand crystalline defects on reverse characteristics of 4h-sic junction barrierschottky diodes,”jpn.j.appl.phys.,50,04dp04(2011))揭示了碳空位与正向偏置电流之间的相关性，但没有揭示其与反向偏置漏电流之间的相关性。
5、s.tumakha等人的文章“ni/4h-sic肖特基势垒中缺陷驱动的不均匀性”，应用物理快报，87，242106(2005)(“defect-driven inhomogeneities in ni/4h-sic schottkybarriers,”applied physics letters,vol.87,242106(2005))公开了使用深度分辨阴极发光光谱来测量位于4h-sic界面处的中隙态的光发射。在cl光谱中观察到2.2ev、2.45ev和2.65ev处的峰。2.2ev和2.65ev分别归因于特定缺陷复合体和多型夹杂物。2.45ev与b相关缺陷有关，而2.65ev峰与缺陷复合体有关，但没有公开该缺陷的确切身份。该文章还报告了深能级缺陷与基于逐个二极管的电传输测量之间的显著对应关系，但没有提及反向偏置漏电流与2.62ev峰处的cl强度之间的相关性。
6、尽管原子级缺陷对装置性能的影响非常重要，但目前还没有一种探针可以部署在装置生产线中来检测原子级缺陷的空间分布，特别是与装置漏电流有关的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术涉及一种通过空间发光分布来检测sic晶片中碳空位的空间分布的方法。发光强度与原子级缺陷浓度有关。结果显示了sic装置的发光信号强度与漏电流之间的相关性，揭示了其发现具有不可接受的大漏电流的器件的能力。这可以在整个制造过程完全完成之前侦测出来。
2、根据本专利技术，用日本电子光学实验室(jeol)场发射扫描电子显微镜(sem)来扫描晶片，并通过附接的单色仪来检测阴极发光(cl)以形成器件的cl强度空间映射图(clintensity spatial mapping)。缺陷对应于具有高发光强度的区域。
3、为了获得cl光谱(即cl强度相比于光子能量)，对于每个光子能量，将整个cl空间映射的积分cl强度求和。所获得的样品的cl光谱的特征是缺陷发射(defect emission,de)峰约为2.62ev。峰在2.62ev的缺陷发射可以被理解为电子从缺陷态ed跃迁到价带ev并发射光子。由于光子能量为2.62ev并且4h-sic的带隙为3.26ev，ed位于0.64ev处，这与vc能态位置非常吻合。因此，cl光谱中看到的de与碳空位有关。特别地，cl强度可以用作筛选出具有过高的碳空位的器件的参数，过高的碳空位会导致不可接受的漏电流。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种检测半导体中的原子级缺陷的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的检测原子级缺陷的方法，其中所述检测在半导体器件的生产期间在线地发生。
3.根据权利要求2所述的检测原子级缺陷的方法，其中所述检测发生在4H-SiC二极管的制造期间。
4.根据权利要求3所述的检测原子级缺陷的方法，其中所述缺陷是SiC晶片中碳空位的空间分布，其指示SiC二极管的不可接受的漏电流。
5.根据权利要求4所述的检测原子级缺陷的方法，其中，所述场发射扫描电子显微镜是型号为JSM-7001-F的JEOL场发射扫描电子显微镜。
6.根据权利要求4所述的检测原子级缺陷的方法，其中所述单色仪是GATAN MonoCL3。
7.根据权利要求1所述的检测原子级缺陷的方法，其中确定所述CL光谱的步骤包括对所述SEM图像的整个CL空间映射的每个积分CL强度的光子能量求和的步骤。
8.根据权利要求1所述的检测原子级缺陷的方法，其中用于辨别的所述阈值或临界CL强度是从基于所述漏电流的期望最大值的校准曲线获得的。
【技术特征摘要】
1.一种检测半导体中的原子级缺陷的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的检测原子级缺陷的方法，其中所述检测在半导体器件的生产期间在线地发生。
3.根据权利要求2所述的检测原子级缺陷的方法，其中所述检测发生在4h-sic二极管的制造期间。
4.根据权利要求3所述的检测原子级缺陷的方法，其中所述缺陷是sic晶片中碳空位的空间分布，其指示sic二极管的不可接受的漏电流。
5.根据权利要求4所述的检测原子级缺陷的方法，其中，所述场发射...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。