SJT 10481-1994硅外延层电阻率的面接触三探针方法.pdf

L 32SJ中华人民共和国电子行业标准SJ/T 10481 --94硅外延层电阻率的面接触三探针测试方法Test method for resistivity of silicon epitaxiallayers by area contacts three-probe techniques1994-10-01实施1994-04-11 发布中华人民共和国电子工业部．发布 中华人民共和国电子行业标准硅外延层电阻率的面接触三探针测试方法SJ/T 10481--94Test method for resistivity of silicon epitaxiallayers by area contacts three-probe techniques主题内容与适范围本标准规定了测定硅外延层电阻率的面接触三探针方法(以下简称面接触法)。本标准适用于 0.06-60Qα cm的 N/N*或 P/P+型硅外延层电阻率的测量。引用标准SJ1550硅外延片检测方法GB1550硅单晶导电类型测定方法GB1552硅单晶电阻率的直流四探针测量方法3 术语3.1 雪崩击穿电压 avalanche breakdown voltage外延层的反向伏-安特性曲线中达到的最大电压，如图1所示。30[20(vw)I101o L1002003004000VBa (V)图 1反向伏-安特性曲线3.2 耗尽宽度 deplation width在金属-半导体接触附近的半导体区域内的宽度。在此宽度内，载流子几乎耗尽。对于面接触阶跃型模型，耗尽宽度与雪崩击穿电压和杂质浓度有关：t mina = 3.61 × 107( VBao / N)1/2(1)中华人民共和国电子工业部1994-04-11批准1994-10-01实施 SJ/T 10481-94式中: tmina一耗尽宽度，μm；VEaoo雪崩击穿电压,V;N一一外延层杂质浓度,原子数/cm²。3.3 变化系数 variation coefficient兰 一[一)271/2(2)表示电阻率相对波动的大小。式中:变化系数，%;一平均电阻率值,n*cm;p-一第i次测量电阻率值,n·cm;P:-测量次数。n -4方法提要金属与半导体接触的反向雪崩击穿电压VB与半导体电阻率β具有单值函数关系。假设外延层和单晶服从相同的雪崩击穿电压-电阻率关系，则可以借助一套已知电阻率的单晶样块,作出 VBa～β 的校准曲线 B,当测得外延层的面接触雪崩击穿电压 VBa后,即可通过此校准曲线 B,定出该外延层的电阻率 po5 测试装置5.1外延片电阻率测试装置测试装置原理图如图2所示。8图 2 2测试装置原理图1.3探针：6:显示装;7:样品外延层;2:汞球探针;4:恒流源;8:样品衬底。5:取样电阻;5.1.1恒流源：提供交流、直流或脉冲的电源,最大电压不低于300V(峰值)。5.1.2显示装置：測量雪崩击穿电压用,采用示波器、数字电压表或峰值电压表，电压测量准确度在整个电压量程内要求为±5%。显示仪器的输入阻抗不小于10MQ。5.1.3取样电阻：阻值在10～10000之间,准确度要求在±1%之内。5.1.4探针2 SJ/T 10481-945.1.4.1图2中1、3探针材料应选择硬度大、电阻率低的材料，如钨、、高速工具钢以及磷青铜合金等。它和硅单晶或外延层形成欧姆接触。5.1.4.2图2中的2汞球探针由银针及其顶端的汞球构成，为面接触探针。它和硅单晶或硅外延层形成整流接触。5.1.4.31、3两支探针为S形，富有弹性，其针尖直径为0.4mm。针头部应经高度抛光，在400倍显微镜下看不到缺陷、尘埃和污点（目镜不超过12.5倍）。5.1.4.4银针2的直径为1.0±0.1mm。银针头部同探针1,3处理要求相同。5.1.4.5探针1,3压力选定在0.5~1.0N之间。5.1.4.6在面接触雪崩击穿条件下,要求探针1,3到银针距离大于突变结的耗尽层宽度的10倍。银针2的中心点和探针1,3的距离要相等。5.1.4.7面接触探针头的形成：探针1,3和银针2要保证在同一条直线上，且探针1，3伸出探针座的长度一定要相等。银针2伸出探针座的长度比探针1,3短1.5mm左右，在银针顶上吸上如.5±0.1mm的清洁汞球，便形成了面接触探针头。5.2加工清洗设备和校准设备5.2.1半导体工业通用的切割和研磨半导体晶体的设备和半导体片清洗、腐蚀、化学抛光的设备。5.2.2带洗涤池或其他安全配置的化学通风橱处理挥发性试剂和酸。烧杯和容器由不怕化学制品侵蚀的聚乙烯或碳氢聚合物材料制成。5.2.3电阻率测定符合 GB1552共线四探针阵列测量硅片电阻率的设备。5.2.4导电类型测定符合GB1550的测量设备。5.2.5厚度测量符合 SJ 1550的装置。6 试剂和材料