[发明专利]电子器件氧化层中固定负电荷陷阱的检测方法

说明书

本发明提供了一种电子器件氧化层中固定负电荷陷阱的检测方法，包括以下步骤：选择N型半导体材料制备成衬底；在衬底上制备P型外延层；在外延层上形成Nsupgt;+/supgt;源区、Nsupgt;+/supgt;漏区和Psupgt;+/supgt;阱区；在外延层上生长氧化层；对氧化层进行刻蚀，漏出阱区和衬底，在未刻蚀部分制备电极，形成Nsupgt;+/supgt;源极、Nsupgt;+/supgt;漏极和栅极；将源极和漏极接地，栅氧电场保持正偏置，阱区负偏置，衬底负偏置；将源极、漏极、阱区和衬底接地，栅氧电场保持负偏置；栅氧电场交替进行正偏置和负偏置，正偏置和负偏置的交替时间和交替次数相同，在偏置过程中，检测平带电压变化，提取氧化物层俘获负电荷的状态，达到电子器件氧化层中固定负电荷陷阱检测与判定的目的。

技术领域

本发明涉及电子器件检测技术领域，具体而言，涉及一种提取电子器件氧化层中固定负电荷的方法。

背景技术

半导体材料与其氧化层具有出色的界面性能，可以形成氧化物半导体系统，被广泛应用于非易失性存储器、绝缘体器件和双极器件中。

而氧化物及其与半导体的界面的性能也成为研究的热点，研究结果表明，电子器件的氧化物及其与半导体界面处存在陷阱，这些陷阱会俘获电荷而影响电子器件的性能。电子器件中氧化层和氧化物/半导体界面中通常存在多种电荷，如界面态俘获电荷、空穴俘获电荷、氧化层固定电荷、可移动离子电荷等，这些电荷具有不同的分布状态，可以带正电或负电，不同的电荷特征直接影响电子器件的质量与可靠性。

但由于灵敏度等问题，现有的微观分析手段很难对氧化层中的俘获负电荷进行检查分析，更难以表征氧化层中的固定负电荷陷阱，阻碍了电子器件技术的发展。

发明内容

本发明解决的问题是如何检测电子器件氧化层中固定负电荷陷阱。

为解决上述问题，本发明提供一种电子器件氧化层中固定负电荷陷阱的检测方法，包括以下步骤：

S100、选择N型半导体材料制备成衬底；

S200、在所述衬底上制备P型外延层；

S300、在所述外延层上形成N⁺源区、N⁺漏区和P⁺阱区；

S400、在所述外延层上生长氧化层；

S500、对所述氧化层进行刻蚀，漏出所述阱区和衬底，在未刻蚀部分制备电极，形成N⁺源极、N⁺漏极和栅极；

S600、将所述源极和漏极接地，栅氧电场保持正偏置，阱区负偏置，衬底负偏置，在偏置过程中，检测平带电压变化，提取氧化物层俘获负电荷的状态；

S700、将所述源极、漏极、阱区和衬底接地，栅氧电场保持负偏置，在偏置过程中，检测平带电压变化，提取氧化物层俘获负电荷的状态；

S800、栅氧电场交替进行正偏置和负偏置，正偏置和负偏置的交替时间和交替次数相同，在偏置过程中，检测平带电压变化，提取氧化物层俘获负电荷的状态。

可选地，所述步骤S600中，施加偏置时间为1s至10⁵s。

可选地，所述步骤S700中，施加偏置时间为1s至10⁵s。

可选地，所述步骤S800中，正偏置和负偏置的交替时间为100s至10000s，正偏置和负偏置的交替次数为1次至10次。

可选地，所述步骤S600中，栅氧电场强度为+0.1MV/cm至+8MV/cm，阱区偏置-1V至-10V，衬底偏置为-1.2V至-11V。

可选地，所述步骤S700中，栅氧电场强度大于等于-8MV/cm。