电子辐照条件对n-Si二极管缺陷能级及性能影响的研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:wuheguo99
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随着对各种辐照射线及其辐射效应不断深入的研究,辐照技术已被应用于半导体材料、器件改性等多种领域。电子辐照技术作为现今主要寿命控制技术之一,因其具备一致性好、工艺简单、成本低等优点,已被应用于改善半导体器件性能,但其在提高器件开关速度的同时,也会影响其他电学性能。器件性能的变化与辐照在半导体材料中引入的缺陷能级有关。针对电子辐照条件对二极管性能的影响规律进行了实验和研究,主要工作如下:  (1)在4个电子辐照能量0.5、1.5、2.0和5.0MeV,多个辐照注量条件下对n-Si整流二极管进行了辐照实验,测量了辐照前后样品的少子寿命τ、深能级瞬态谱(Deep Level Transient Spectroscopy,DLTS)和正、反向输出特性曲线,并记录正向压降VF、反向漏电流IR和反向恢复时间trr等作为敏感特性参数,对比和分析了电子辐照条件对二极管性能的影响。  (2)实验结果表明不同电子辐照条件可以在已封装的n-Si二极管中引入最多8个缺陷能级,其中包括4个多子能级和4个少子能级。这些缺陷能级可以作为复合中心有效降低少子寿命τ,并且随着辐照能量增大,少子寿命τ下降速度会加快。在不同电子辐照条件下缺陷能级可能会出现、消失,能级浓度可能会增大、减小或不变,能级位置可能在一定范围内移动,出现这些变化的原因与辐照缺陷的稳定性和能级之间的补偿、叠加作用有关。  (3)辐照前后实验样品的正向特性会发生退化,正向压降Vp会增大,并且与辐照注量Φn呈线性关系。当辐照过量时,正向输出特性曲线会发生扭曲。辐照能量2.0和5.0MeV条件下样品的反向特性会发生退化,反向漏电流IR会增大,在5.0MeV条件下与辐照注量Φn呈线性关系。相对于正向特性,实验样品的反向特性退化更不稳定,相同条件下可能只有部分发生退化,部分样品的反向输出特性曲线也会发生扭曲。辐照能量2.0和5.0MeV条件下实验样品的反向恢复时间trr会下降,与少子寿命τ的实验结果一致。在200℃退火温度以下,样品的正、反向特性可以表现出良好的稳定性。
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