器件物理作者

隔离漏电与结漏电:追踪不需要的电流从哪里走

“漏电”描述不需要的电流,不是一种唯一机制。隔离相关漏电关注破坏器件区域分隔的路径;结漏电关注偏置半导体结附近的输运。隔离附近的缺陷也可能影响结漏电,因此两类问题可以重叠,不是互斥的两个盒子。[T3]

先找端点与边界

命名之前,先问电流测在哪两个端点之间,以及原本用什么边界限制它。沿表面在相邻区域间导通,与反偏结耗尽区产生电流,是不同假设。

同一个测试结构可能包含多条路径,测得电流是规定条件下各项贡献的组合。仅仅按最近的可见结构给现象命名,不能证明哪条路径主导。

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结漏电本身也可能有多项贡献

耗尽区域中的热产生、邻近区域的载流子扩散,以及不同条件下的场辅助输运,都可能参与。缺陷与界面又会改变各项贡献;相对重要性取决于结、周围环境和偏置。[T3]

因此,“结漏电”不自动等于体晶体内部问题。靠近受损侧壁的结可能受到明显界面贡献,即使电学测量仍被称为结漏电。

候选路径应检查的边界重要限制
区域间近表面导电表面势能与隔离几何介质看起来完整,不代表电学隔离成立
结附近产生电流耗尽区及相关缺陷表面和体内贡献可以共存
场辅助结输运局部电场与能带偏置依赖不是唯一机制指纹
导电残留或桥接两端之间的物理连续性看到介质空洞不能直接证明桥接

几何与界面质量要一起读

隔离沟槽可以切断某条几何路径,同时引入侧壁界面。如果该界面电学状态不理想,另一种不需要的电流可能仍然存在或新出现。因此,不应只问沟槽里有没有介质,还要问完成后的结构是否阻挡相关电流路径。

反过来,降低结相关的产生电流,也不能证明所有相邻区域之间都隔离良好。两个目标需要各自针对性的证据。

一个不涉及配方的推理例子

设想两个沟槽轮廓相似的结构,漏电却不同。仅凭图形无法在界面状态、结分布或其它路径之间作出决定。再设想改变隔离几何后电流改变:这个相关性值得形成假设,但修改可能同时改变侧壁面积和局部静电。

严谨解释应说清所提出的路径,并承认这些耦合变化,而不是从一个视觉缺陷或一个电流值宣布单一根因。

原始资料链接

参考来源

[T3] 教科书2006

Physics of Semiconductor Devices - Full

S. M. Sze, Kwok K. Ng

Physics of Semiconductor Devices · ISBN 978-0-471-14323-9

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常见问题

漏电总是短路吗?
不是。没有金属短接,也可能通过电荷产生和输运形成不需要的电流。
隔离缺陷会影响结漏电吗?
会,前提是相关界面或电场与结的收集区域发生作用。
沟槽看起来完美能证明漏电低吗?
不能。电学边界条件和界面态并不完全体现在几何示意图中。

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