[发明专利]一种器件沟道载流子平均自由程检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种器件沟道载流子平均自由程检测方法及系统。本发明涉及一种确定沟道中载流子平均自由程的方法，包括利用C‑V曲线计算得到施主浓度，在器件电极施加偏置电压得到热点产生的临界电压Vc，基于临界电压Vc与施主浓度ND求出耗尽区临界场强；利用光谱仪测得器件所产生热点的电致发光光谱，求出光谱的特征峰能量；基于耗尽区临界场强和光谱特征峰能量求出载流子平均自由程。本发明结合光学和电学的手段确定了沟道中载流子平均自由程，对研究材料和器件的物理特性具有重要意义。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是指一种器件沟道载流子平均自由程检测方法及系统。

背景技术

现有的技术中，定性的说，平均自由程λ_m与载流子迁移率μ有关，而迁移率由散射机制决定，通常地：

其中，v_th为热学速率，τ_m为平均自由时间，k为玻尔兹曼常数，K为热力学温度，m*为电子有效质量，q为电子电荷量。在传统的测试方案中，大多以测量迁移率来决定平均自由程的值，但是，在实际的测量过程中，定会存在诸多误差，导致平均自由程的计算值偏离理论值或真实值，此外，在半导体中，载流子的散射机制多种多样，迁移率的最终值为各种散射机制下迁移率分量的并联结果，这样就会造成平均自由程的计算值误差更大，因此如何提供一种准确的平均自由程检测方法是目前待解决的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中测量平均自由程误差大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种器件沟道载流子平均自由程检测方法及系统，包括：

优选地，在恒定温度下检测器件沟道载流子平均自由程；

利用C-V曲线计算得到施主浓度；

在器件电极施加步进偏置电压得到产生热点的临界电压；

基于所述临界电压和所述施主浓度计算得出耗尽区临界场强；

利用光谱仪测得器件所产生热点的光谱，得到光谱特征峰能量；

基于所述耗尽区临界场强和所述光谱特征峰能量计算得到所述器件沟道载流子平均自由程。

优选地，所述利用C-V曲线计算施主浓度N_D包括：

在电压范围为耗尽区电压并小于截止电压V_th下获得C-V曲线；

由所述C-V曲线得到1/C²-V曲线；

通过1/C²-V曲线的关系公式求得施主浓度N_D；

其中，q为电子电荷量，ε_s为介电常数，为内建电势，k为普朗克常数，T为温度。

优选地，所述临界场强计算公式为：

其中，V_th为截止电压，V_c为临界电压。

优选地，基于所述耗尽区临界场强ε_m和所述光谱特征峰能量E_m计算得到所述器件沟道载流子平均自由程

优选地，所述偏置电压步进为1V或0.1V。

优选地，所述温度为0-500K。

本发明还提供了一器件沟道载流子平均自由程检测系统，包括：

电压源，用于在器件电极施加步进偏置电压，以便得到产生热点的临界电压；