GBT14146-1993 硅外延层载流子浓度测定 汞探针电容--电压法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准硅外延层载流子浓度测定汞探针电容一电压法GB/T14146一93Silicon.epitaxiallayers-Determinationofcarrierconcentration-MercuryprobeValtage-capacitancemethod1主题内容与适用范围本标准规定了硅外延层载流子浓度汞探针电容-电压测量方法。本标准适用于同质的硅外延层载流子浓度测量。测量范围为10;1^,10;,cm-,2方法原理汞探针与硅外延片表面接触，形成一个肖特基势垒在汞探针一与硅外延片之间加一反向偏压，结的势垒宽度向外延层中扩展。结的势垒电容(C)及其随电j}(V)

2、的变化率(do/dv)与势垒扩展宽度(，)和其相应的载流子浓度CN(x)〕有如下关系:N(x)二⋯(1),EOEA'卜doz.=E.E=·AIC。。.〔2式中:二-一势垒扩展宽度'PM;N(x)—载流子浓度，cm',e—电子电荷1.602X10-",C;:—硅的相对介电常数，其值为11.75;‘-一真空介电常数，其值为8.859X10-",F/cm;A一一汞一硅接触面积,cm20:?要测得(',dc/d。和A，便可由式(1)和式(2)计算得到势垒扩展宽度二处的N(c)3试剂与材料3.1氢氟酸(p1.15g/mL)，化学纯3.2硝酸(p1.45g/ML)，化学纯。3.3去离子水，电阻率大

3、于2Mn·cm(25'C)3.月汞纯度大于99.99%o3.5氮气，纯度大于99.5%a国家技术监督局1993一02一06批准1993一10一0，实施.www.bzxzk.com.GB/T14146一934测量仪器4.飞电容仪或电容电桥量程为1^-1000pF,其精度不低于1。级测垦频率为。.L-1M1"直流电压为-1200V,高频交流电压不大于250mV4.2数字电压表:其精度不低干。‘5级，输入阻抗大于飞Mn4.3直流电源:输出电压为。一200V，连续可调，电压波动小大1`1%a4.4直流电流表:量程为。-2a,,iAo4.5标准电容A和B,A和B电容量分别为10pF和100pF，

4、在测量频率卜其精度不低)-n.2},4.6双筒显微镜:带有测微标尺.长1mm,最小分度值为。.01mm4.了试样台:能前后、左右移动。4.8也可选用自动测量仪器。该仪器除满足4.1-4.4条各项要求外.还应当符合:a.低频交流电压的频率要小于测量电容所用的高频交流电压的频率l师;b.测量时低频交流电压值不低于10倍的高频交流电压值;。.do/d。的测量误差最大为1_2l;d.反向电流密度可到30kA/mm'，反向电流密度上升速率为3kA/V-mm=时.测量能正常进行5试验样品51试样处理通常对试样进行直接测量，若不能进行正常测量时，可对试样表面进行处理。a，用氢氟酸腐蚀试样30、b.用

5、去离子水洗净c.在硝酸中煮沸10mind用去离子水洗净、甩干在温度150^-200-C氮气流里烘干10min也可代替本条中C-e操作，将试样在温度约450'C的电炉烘烤10min6jQg量步骤6门测量环境温度为23土ZC，相对湿度不大于6500，实验室应有电磁屏蔽.工频电源应有滤波装皆.周围无腐蚀气氛及震动，试样应配有遮光装置6.2电容仪的校准6.2门把长度适当的屏蔽电缆接到电容仪上(此时电缆应不与标准电容连接).调节电容仪零点6.2.2将电缆与标准电容A连接，测量并记录电容值(pF)，拆除标准电容A6.2.3将电缆与标准电容B连接，测量并记录电容值(pF)，拆除标准电容B6.2.4如

6、果电容仪读数低于4.5条要求，电容仪应进行调整6.3欧姆电极的制备硅外延片背面可用蒸金或稼一锢一锡合金，在大面积圆片时，可用水使外延片衬底与金属底托接触6.4汞探针压力选择汞探针与硅外延片表面压力大小的选择应使接触点的结直补在o.5一1.0mm之间6.5测量试样击穿电压6.5.1按6.3-6.4条要求制备欧姆电极和测量电极，借助显微镜调节汞探针和试样间的接触面积6.5.2用屏蔽电缆将试样欧姆电极和汞探针分别与数字电仄表和直流电流表连接接通电源，观察试.www.bzxzk.com.Cs/T14146一93样反向特性.测量并记录击穿电压的值653根据反向特性及击穿电压的观察结果.判断肖特基

7、势垒是否形成6.5.4将汞探牛卜电压降到零.使汞探针与试样脱离接触6.6测量势卒电容6.6门将试样台与电容仪连接根据汞一硅接触方式和试样导电类型选择适当的极性6.6.2电容仪笠1`大贫程缓慢地使汞探针与试样表面接触，调节接触面积施加。.界v泛1勺偏功_.艰据电容仪的读数，选择合适的量程6，6.3使汞探针与试样表面脱离，调节该晕程零点66.4缓慢地使汞探针与试样表面接触，精确调节接触面积。6.6.5施加。.SV的反向偏压，测量势垒电容CL，并记入