Ток, индуцированный электронным пучком - Electron beam-induced current - Wikipedia

Схема эксперимента EBIC

Ток, индуцированный электронным пучком (EBIC) - это метод анализа полупроводников, выполняемый в растровый электронный микроскоп (SEM) или растровый просвечивающий электронный микроскоп (КОРЕНЬ). Он используется для выявления скрытых переходов или дефектов в полупроводниках или для исследования миноритарный перевозчик характеристики. EBIC похож на катодолюминесценция в том, что это зависит от создания электронно-дырочные пары в полупроводниковом образце электронным лучом микроскопа. Этот метод используется в полупроводниках. анализ отказов и физика твердого тела.

SEM настроен для EBIC

Физика техники

Если образец полупроводника содержит внутренний электрическое поле, как будет в область истощения в p-n переход или же Перекресток Шоттки, электронно-дырочные пары будут разделены дрейфом под действием электрического поля. Если стороны p и n (или полупроводник и контакт Шоттки, в случае устройства Шоттки) соединены через пикоамперметр, ток будет течь.

EBIC лучше всего понять по аналогии: в солнечная батарея фотоны света падают на всю ячейку, тем самым доставляя энергию и создавая пары электронных дырок, и заставляя течь ток. В EBIC энергичные электроны берут на себя роль фотонов, заставляя течь ток EBIC. Однако, поскольку электронный пучок SEM или STEM очень мал, он сканируется по образцу, и вариации наведенного EBIC используются для картирования электронной активности образца.

EBIC на виде сверху, показывающая дефекты диода
Поперечное сечение EBIC p-n перехода

Используя сигнал от пикоамперметра в качестве сигнала изображения, изображение EBIC формируется на экране SEM или STEM. Когда полупроводниковое устройство отображается в поперечном сечении, обедненная область демонстрирует яркий контраст EBIC. Форму контраста можно обработать математически, чтобы определить свойства неосновных носителей в полупроводнике, такие как длина диффузии и скорость поверхностной рекомбинации. В режиме обычного просмотра области с хорошим качеством кристаллов будут иметь яркий контраст, а области с дефектами - темный контраст EBIC.

Таким образом, EBIC - это метод анализа полупроводников, полезный для оценки свойств неосновных носителей заряда и популяций дефектов.

EBIC можно использовать для исследования подповерхностных гетеропереходов нанопроволок и свойств неосновных носителей. [1].

EBIC также был расширен для изучения локальных дефектов в изоляторах. Например, W.S. Лау (Лау Вай Шинг ) разработал «ток, индуцированный истинным оксидным электронным пучком» в 1990-х годах. Таким образом, помимо p-n переход или же Перекресток Шоттки, EBIC также может применяться к MOS диоды. Локальные дефекты в полупроводник можно было различить локальные дефекты изолятора. Существует своего рода дефект, который возникает в кремний подложки и заходит в изолятор поверх кремний субстрат. (См. Ссылки ниже.)

Недавно EBIC был применен к диэлектрик high-k используется в продвинутых CMOS технологии. (См. Ссылки ниже.)

Количественный EBIC

Большинство изображений EBIC качественные и показывают только сигнал EBIC как контрастное изображение. Использование внешнего генератора управления сканированием на SEM и специальной системы сбора данных позволяет проводить измерения субпикоампера и может давать количественные результаты. Некоторые коммерчески доступные системы, которые делают это, предоставляют возможность обеспечивать функциональное отображение путем смещения и приложения напряжения затвора к полупроводниковым устройствам.

Рекомендации

  • Лими, Х. Дж. (1982). «Сканирующая электронная микроскопия сбора заряда». Журнал прикладной физики. Издательство AIP. 53 (6): R51 – R80. Дои:10.1063/1.331667. ISSN  0021-8979. (Обзорная статья)
  • Донолато, К. (1982). «Об анализе измерений диффузионной длины с помощью СЭМ». Твердотельная электроника. Elsevier BV. 25 (11): 1077–1081. Дои:10.1016/0038-1101(82)90144-7. ISSN  0038-1101.
  • Бонар, Жан-Марк; Ганьер, Жан-Даниэль (1 апреля 1996 г.). "Количественный анализ профилей тока, индуцированного электронным пучком через p − n-переходы в GaAs / Al0.4Ga0.6В качестве гетероструктур ». Журнал прикладной физики. Издательство AIP. 79 (9): 6987–6994. Дои:10.1063/1.361464. ISSN  0021-8979.
  • Коул, Э. (2004). «Лучевые методы локализации дефектов». Анализ отказов микроэлектроники. ASM International. С. 406–407. ISBN  0-87170-804-3.
  • Lau, W. S .; Chan, D. S. H .; Phang, J.C.H .; Чоу, К. В .; Пей, К. С .; Lim, Y. P .; Кронквист, Б. (18 октября 1993 г.). «Истинный ток, индуцированный электронным пучком оксида для низковольтной визуализации локальных дефектов в очень тонких пленках диоксида кремния». Письма по прикладной физике. Издательство AIP. 63 (16): 2240–2242. Дои:10.1063/1.110539. ISSN  0003-6951.
  • Lau, W. S .; Chan, D. S. H .; Phang, J.C.H .; Чоу, К. В .; Пей, К. С .; Lim, Y. P .; Sane, V .; Кронквист, Б. (15 января 1995 г.). «Количественное отображение локальных дефектов в очень тонких пленках диоксида кремния при низком напряжении смещения с помощью истинного оксидного тока, индуцированного электронным пучком». Журнал прикладной физики. Издательство AIP. 77 (2): 739–746. Дои:10.1063/1.358994. ISSN  0021-8979.
  • Lau, W. S .; Sane, V .; Пей, К. С .; Кронквист, Б. (6 ноября 1995 г.). «Два типа локальных дефектов оксид / подложка в очень тонких пленках диоксида кремния на кремнии». Письма по прикладной физике. Издательство AIP. 67 (19): 2854–2856. Дои:10.1063/1.114807. ISSN  0003-6951.
  • Чен, Джун; Сэкигучи, Такаши; Фуката, Наоки; Такасе, Масами; Хасунума, Рю; Ямабе, Кикуо; Сато, Мотоюки; Нара, Ясуо; Ямада, Кейсаку; Чикё, Тойохиро (20 апреля 2009 г.). «Связанный с ловушкой перенос носителей в полевом транзисторе с p-каналом и поликристаллическим Si / HSiON затворным стеком». Японский журнал прикладной физики. Японское общество прикладной физики. 48 (4): 04C005. Дои:10.1143 / jjap.48.04c005. ISSN  0021-4922. (Примечание: EBIC был выполнен на усовершенствованном стеке вентилей с высоким k, хотя это не очевидно из заголовка статьи.)
  • Чен, Гуаннань; Макгукин, Терренс; Хоули, Кристофер Дж .; Галло, Эрик М .; Прет, Паола; Микколи, Илио; Ловержин, Нико; Спаниер, Джонатан Э. (29 декабря 2014 г.). "Подповерхностное изображение связанного транспорта носителей в GaAs / AlGaAs ядро ​​– оболочка нанопроволок". Нано буквы. Американское химическое общество (ACS). 15 (1): 75–79. Дои:10.1021 / nl502995q. ISSN  1530-6984. PMID  25545191.