La corriente inducida por haz de electrones (EBIC) es una técnica de análisis de semiconductores realizada en un microscopio electrónico de barrido (SEM) o un microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM). Se utiliza para identificar uniones enterradas o defectos en semiconductores, o para examinar las propiedades de los portadores minoritarios . El EBIC es similar a la catodoluminiscencia en el sentido de que depende de la creación de pares de agujeros de electrones en la muestra de semiconductores por el haz de electrones del microscopio. Esta técnica se utiliza en el análisis de fallas de semiconductores y en la física del estado sólido .
Física de la técnica
Si la muestra de semiconductor contiene un campo eléctrico interno , como estará presente en la región de agotamiento en una unión pn o unión Schottky , los pares de electrones y huecos estarán separados por la deriva debido al campo eléctrico. Si los lados p y n (o el semiconductor y el contacto Schottky, en el caso de un dispositivo Schottky) están conectados a través de un picoamperímetro , fluirá una corriente.
El EBIC se entiende mejor por analogía: en una celda solar , los fotones de luz caen sobre toda la celda, entregando energía y creando pares de huecos de electrones, y hacen que fluya una corriente. En EBIC, los electrones energéticos toman el papel de los fotones, lo que hace que fluya la corriente EBIC. Sin embargo, debido a que el haz de electrones de un SEM o STEM es muy pequeño, se escanea a través de la muestra y las variaciones en el EBIC inducido se utilizan para mapear la actividad electrónica de la muestra.
Al utilizar la señal del picoamperímetro como señal de imagen, se forma una imagen EBIC en la pantalla del SEM o STEM. Cuando se obtiene una imagen de un dispositivo semiconductor en sección transversal, la región de agotamiento mostrará un contraste EBIC brillante. La forma del contraste se puede tratar matemáticamente para determinar las propiedades portadoras minoritarias del semiconductor, como la longitud de difusión y la velocidad de recombinación superficial. A simple vista, las áreas con buena calidad de cristal mostrarán un contraste brillante y las áreas que contengan defectos mostrarán un contraste EBIC oscuro.
Como tal, EBIC es una técnica de análisis de semiconductores útil para evaluar las propiedades de los portadores minoritarios y las poblaciones de defectos.
EBIC se puede utilizar para sondear heterouniones subsuperficiales de nanocables y las propiedades de portadores minoritarios [1] .
EBIC también se ha extendido al estudio de defectos locales en aisladores. Por ejemplo, WS Lau ( Lau Wai Shing ) desarrolló "corriente inducida por haz de electrones de óxido verdadero" en la década de 1990. Por lo tanto, además de la unión pn o la unión Schottky , EBIC también se puede aplicar a diodos MOS . Se pueden distinguir defectos locales en semiconductores y defectos locales en el aislante. Existe un tipo de defecto que se origina en el sustrato de silicio y se extiende al aislante en la parte superior del sustrato de silicio . (Consulte las referencias a continuación).
Recientemente, EBIC se ha aplicado a dieléctricos de alta k utilizados en tecnología CMOS avanzada. (Consulte las referencias a continuación).
EBIC cuantitativo
La mayoría de las imágenes EBIC son cualitativas y solo muestran la señal EBIC como imagen de contraste. El uso de un generador de control de escaneo externo en el SEM y un sistema de adquisición de datos dedicado permiten mediciones de sub-picoamperios y pueden dar resultados cuantitativos. Algunos sistemas están disponibles comercialmente que hacen esto y brindan la capacidad de proporcionar imágenes funcionales polarizando y aplicando voltajes de puerta a dispositivos semiconductores.
Referencias
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- Donolato, C. (1982). "Sobre el análisis de medidas de longitud de difusión por SEM". Electrónica de estado sólido . Elsevier BV. 25 (11): 1077–1081. doi : 10.1016 / 0038-1101 (82) 90144-7 . ISSN 0038-1101 .
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- Lau, WS; Chan, DSH; Phang, JCH; Chow, KW; Pey, KS; Lim, YP; Sane, V .; Cronquist, B. (15 de enero de 1995). "Imágenes cuantitativas de defectos locales en películas de dióxido de silicio muy delgadas a bajo voltaje de polarización por corriente inducida por haz de electrones de óxido verdadero". Revista de Física Aplicada . Publicación AIP. 77 (2): 739–746. doi : 10.1063 / 1.358994 . ISSN 0021-8979 .
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