《硅外延层载流子浓度测定汞探针电容-电压法》.-中国有色金属标准质量.doc

 前 言 本标准代替GB/T 14146-93《硅外延载流子浓度测定 汞探针电容－电压法》。 本标准与原标准相比，主要有如下变动： ——增加了前言； ——范围中重新定义了测试的适用浓度，并增加了对外延层厚度的测试要求和抛光片的测试适用性； ——增加了引用标准； ——增加了干扰因素； ——试剂中氢氟酸（ρ1.15g/ml）改为氢氟酸(分析纯)，删除硝酸（ρ1.4g/ml）,增加双氧水(分析纯)，去离子水电阻率由大于2MΩ·cm改为大于10MΩ·cm； ——对“测量仪器及环境”，“样品处理”，“仪器校准”，“测量步骤”的内容进行了全面修改； ——删除“测量结果的计算”； ——经实验重新确定了精密度； ——增加了附录“硅片接触良好测试”的判定指标。 本标准由中国有色金属工业协会提出； 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会负责归口。 本标准起草单位：南京国盛电子有限公司、宁波立立电子股份有限公司、信息产业部专用材料质量监督检验中心 本标准主要起草人： 马林宝 、唐有青、金龙、刘培东、吕立平等。硅外延层载流子浓度测定 汞探针电容-电压法 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。 本标准用于同质的硅外延层载流子浓度测量。测量范围为：4×1013～8×1016cm-3。 本方法测试的硅外延层的厚度必须大于测试偏压下耗尽层的深度。 本方法也可用于硅抛光片的载流子浓度测量。 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的必威体育精装版版本。凡是不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本适用于本标准。 GB/T 1550非本征半导体材料导电类型测试方法 GB/T 1552 硅、锗单晶电阻率测定 直排四探针法 GB/T 14847重掺杂衬底轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法 SEMI MF1392用汞探针C-V法测量硅片的载流子浓度 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)及其电压(V)的变化率(dc/dv)与势垒扩展宽度(x)及其相应的载流子浓度[N(x)]有如公式（1）和公式（2）关系： …………………………………………(1) ………………………………………………(2) 式中： ——势垒扩展宽度，单位为厘米（cm）； ——载流子浓度，cm-3； ——势垒电容，单位为法（F）； ——电子电荷，1.602×10-19，单位为库仑（C）； ——相对介电常数，其值为11.75； ——真空介电常数，其值为8.859×10-14 ，单位为法每厘米（F/cm）； ——汞-硅接触面积，单位为平方厘米（cm2）。 只要测得,和，便可由式（1）和式（2）计算得到势垒扩展宽度处的。 干扰因素 硅片表面和汞的沾污，毛细管的沾污或损伤会造成测试误差和测试不良。 C-V汞探针测量中的肖特基接触不良，常表现为漏电流大。不良的肖特基接触虽可得到载流子浓度，但会产生较大的测试误差。 在电容测试中，测试的交流信号大于0.05Vrms可能会导致误差。 确定补偿电容的标准片在电压应用范围内的浓度一致性不好，会导致补偿电容的的错误，进而影响测试浓度的准确性。 试剂与材料 氢氟酸(分析纯)。 双氧水(分析纯)。 去离子水，电阻率大于10MΩ·cm(25℃)。 汞，纯度大于99.99%。 氮气，纯度大于99.5%。 测量仪器及环境 本标准选用自动测量仪器。 精密电压源：能提供0V到±200V连续变化的输出电压，精度高于0.1％。各级电压峰值变化≤25mV。 精密电容器：在1MHZ的测量频率下有高于0.25％的准确度。 数字伏特计：读值至少具有4位有效数字，测试电压范围±1V～±200V或更大，每级变化为10V或更小，灵敏度高于1mV，满量程时精度好于0.5％，满量程时额定再现性好于0.25％，输入阻抗大于100MΩ。 监控汞探针接触的正反向电流-电压特性装置：能提供反向0.1mA时200V和正向1mA时1.1V，灵敏度高于10μA/级。 测量环境 温度18~25℃，温度波动小于±2 ℃，相对湿度不大于65%。工频电源应有滤波装置，周围无腐蚀气氛及震动。 样品处理 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。 用HF：去离子水（1：0～1：10）处理30s,用去离子水冲10 min。 对P型片，直接测量，或在120±10℃烘烤30 min 对N型片，在70～90℃的双氧水:去离子水（1：1～1：5）中煮10min。 用去离子水冲10min，甩干或用氮气