美国国家标准与技术研究院开发出检测晶体管缺陷新方法

据美国国家标准与技术研究院 (NIST)网站10月7日报道，晶体管材料中的缺陷会影响其性能，虽然多年来科学家们已经找到多种缺陷检测方法，但随着晶体管的尺寸不断减小，缺陷变得更加难以识别。

同时，对于碳化硅（SiC）等正在开发的新型半导体材料还没有简单直接的方法来检测其缺陷。美国国家标准与技术研究院的研究团队在美国国防部国防威胁降低局的支持下（资助号HDTRA1-18-0012）设计并测试了一种用于检测晶体管缺陷的新方法，该方法利用双极放大效应（BAE）理论对电检测磁共振（EDMR）缺陷检测方法进行微调，经过调整的新检测方法具有高度灵敏以及能够对晶体管缺陷进行定量检测的特点，测量灵敏度较传统的检测方案可提高一个数量级，且这种方法既可用于检测传统的硅（Si）材料也可检测新型碳化硅材料半导体。

研究团队基于半导体缺陷会与电子结合导致电流中能量损失的原理，在电检测磁共振缺陷检测方法的基础上，采用了双极放大效应技术向源极和栅极施加电压，从而降低通道中的电子浓度以消除晶体管中的干扰因素后，利用电检测磁共振检测方法使电子在缺陷处产生偏置，同时在漏极处测得缺陷处损失的能量，最终实现了半导体缺陷的精确定量检测。

该方法有望通过提高晶体管的性能与可靠性，进而提升芯片和产品的性能。研究团队在此基础上提出了一个模型，可应用于检测晶体管中的缺陷密度、优化器件等。

项目团队下一步的工作包括：一是开发BAE EDMR检测模型，并将其与随机量子刘维尔方程（SLE）方案结合使用进一步提高检测准确性；二是研究在具有不同通道长度的设备中利用该方法实现载流子寿命预测。