扫描电镜对PN结掺杂浓度进行分析

单向导通、反向饱和漏电或击穿导体是PN结的特性，也是晶体管和集成电路最基础、最重要的物理原理，所有以晶体管为基础的复杂电路的分析都离不开它。采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。PN结掺杂浓度的分析对于PN结电性能有着本质的决定作用，今天给大家介绍如何应用日立扫描电镜对PN结掺杂浓度进行分析。

日立高分辨率场发射扫描电镜

通过低加速电压可以得到二次电子的表面电位衬度图像。我们用扫描电镜SEM和SNDM（扫描非线性介电显微镜）相结合可以观察到外延生长层的掺杂浓度台阶（1013～16/cm3 ）。虽然使用SSRM观察掺杂浓度的分辨率和稳定性都能得到提高，但高真空中的SNDM观察比大气中观察性能更佳，可实现1013～14/cm3级别的低浓度的高精度观察和CV曲线分析。本应用介绍一个使用SEM和真空SDNM对SiCMOS FET截面的二维掺杂浓度分布进行观察的应用实例。

扫描电镜对PN结截面观察

使用SU9000和AFM5300E对SiCPower MOS FET 截面进行SEM和真空中SNDM观察的结果。两边都得到了器件结构所对应的掺杂浓度的分布情况。在SEM像中，可以观察出SiC基板上的n+层和n-的外延生长层的差异。而在SNDM像中，可以更加鲜明的观察到丰富的对比度。试验结果表明在pn结区域，扫描电镜SEM像和SNDM像在同一个位置进行重叠。虽然使用扫描电镜SEM对掺杂浓度观察的研究进展很大，但却无法得到准确的定性信息。SNDM的高灵敏度观察可识别出p型／n型，以及掺杂浓度的分布。

SEM图像上重叠上SNDM像

扫描电镜SEM可以大范围快速观察，所以对于相对来说需要花一定时间的SNDM，可以通过前处理或是截面加工剖出结构，再对感兴趣的区域进行p型/n型的判别，也可以对特定点进行∂C/∂V-V曲线或C-V曲线的测试以获得详细的分析结果。更多扫描电镜的问题，欢迎咨询苏州思普莱科学仪器应用！返回搜狐，查看更多