碳化硅外延層載流子濃度測(cè)定-非接觸電容電壓法

1碳化硅外延層載流子濃度測(cè)定非接觸電容-電壓法本文件規(guī)定了非接觸電容-電壓法測(cè)試碳化硅外延層載流子濃度的方法。本文件適用于4H碳化硅外延層載流子濃度的測(cè)試，測(cè)試范圍為1×1014cm-3～1×10cm2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T14264半導(dǎo)體材料術(shù)語(yǔ)GB/T30656碳化硅單晶拋光片3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T14264確立的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。4原理非接觸電容電壓法主要是通過(guò)電暈放電在表面噴灑電荷來(lái)給表面施加偏置電壓，形成耗盡層，電暈電荷偏壓QC產(chǎn)生寬度為W的空間電荷區(qū)?？臻g電荷區(qū)的勢(shì)壘電容（C）及其電壓（V）的變化率與勢(shì)壘擴(kuò)展寬度（W）及其相應(yīng)的載流子濃度ND(W)有如式（1）和式（2）ND·....................................................（1）C= ........................................................................式中：ND(W)——載流子濃度，單位為每立方厘米（cm-3q：電子電荷，1.602×10-19，單位為庫(kù)侖（C）；?o:真空介電常數(shù)，其值為8.859×10-14，單位為法每厘米（F/cm）；2εs：相對(duì)介電常數(shù)，其值為11.75；C：勢(shì)壘電容，單位為法（F）;W——?jiǎng)輭緮U(kuò)展寬度，單位為厘米（cm圖1測(cè)試示意圖5干擾因素5.1樣品制備、測(cè)試儀器操作、測(cè)試機(jī)臺(tái)維護(hù)后的調(diào)試、襯底是否導(dǎo)電，均對(duì)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性有很大影響，相關(guān)的測(cè)試人員應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)；5.2樣品表面的沾污，會(huì)影響樣品表面的狀態(tài)，造成測(cè)試誤差；5.3樣品可能表面帶有靜電，造成測(cè)量誤差；5.4用于校準(zhǔn)儀器的質(zhì)量監(jiān)控片應(yīng)定期校準(zhǔn)；6儀器設(shè)備6.1非接觸電容-電壓測(cè)試儀6.2環(huán)境溫度：22℃±3℃,溫度波動(dòng)小于±2℃。6.3環(huán)境濕度：30%～50%。6.4測(cè)試環(huán)境應(yīng)有電磁屏蔽、去靜電裝置、良好的接地措施、工頻電源濾波裝置，周?chē)鸁o(wú)腐蝕性氣氛及震動(dòng)。7樣品制備通常對(duì)樣品進(jìn)行直接測(cè)試，若不能進(jìn)行正常測(cè)試，可對(duì)樣品表面進(jìn)行處理，處理后的樣品表面按GB/T30656規(guī)定的方法目檢應(yīng)光亮潔凈。8測(cè)試程序3有激光雷刻號(hào)面為C面，背面則為Si面，選取Si面為測(cè)試面，去除晶片5.2mm，選擇測(cè)試模版。不同尺寸碳化硅外延層載流子濃度測(cè)試點(diǎn)分布如圖2和圖3所示，具體分布為：4英寸碳化硅外延層測(cè)量點(diǎn)為沿2個(gè)直徑方向取點(diǎn)，以某一直徑邊緣為原點(diǎn)，各測(cè)試點(diǎn)間隔為11.3mm，共測(cè)試17個(gè)點(diǎn)。6英寸碳化硅外延層測(cè)量點(diǎn)為沿2個(gè)直徑方向取點(diǎn)，以某一直徑邊緣為原點(diǎn)，各測(cè)試點(diǎn)間隔為11.3mm，共測(cè)試25個(gè)點(diǎn)。圖24英寸模版圖26英寸模版8.1將待測(cè)片放入片盒并將其裝載在平臺(tái)上，樣品背面與測(cè)試通過(guò)真空吸力緊密接觸形成低電阻電極。8.2在測(cè)試程序中設(shè)定供需雙方確認(rèn)的測(cè)試點(diǎn)位置，其中灑電荷的電荷和次數(shù)根據(jù)載流子濃度確定。8.3開(kāi)始測(cè)試，得到樣品表面載流子濃度分布曲線(xiàn)和平均載流子濃度。9試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理9.1勢(shì)壘擴(kuò)展寬度W按公式（3）計(jì)算：W........................................................................（3）式中：W——?jiǎng)輭緮U(kuò)展寬度，單位為厘米（cm?o:真空介電常數(shù)，其值為8.859×10-14，單位為法每厘米（F/cm）；?s：相對(duì)介電常數(shù)，其值為11.75；C:勢(shì)壘電容，單位為法（F）；9.2載流子濃度ND(W)按公式（4）計(jì)算：4ND·.........................................................（4）式中：ND(W)——耗盡層內(nèi)載流子濃度，單位為每立方厘米（cm-3C——通過(guò)不同電壓輸出計(jì)算出來(lái)的空間電荷區(qū)的電容值，單位為皮法（pFq——電子電荷，單位為庫(kù)倫（C）；W——耗盡層寬度，單位為微米(μm）；?s——相對(duì)介電常數(shù)，其值為11.75；?o——真空介電常數(shù)，其值為8.859×10-14，單位為法每厘米（F/cm）；10精密度非接觸電容電壓法的精密度使用2片外延層載流子濃度1×1014cm-3～1×1016cm-3的直徑150mm、n型碳化硅外延片，在3個(gè)實(shí)驗(yàn)室巡回測(cè)試得到。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室在每片碳化硅外延片連續(xù)測(cè)試三次。其中三個(gè)實(shí)驗(yàn)室包括蕪湖啟迪、南京國(guó)盛、東莞天域。為確保測(cè)試重復(fù)性與準(zhǔn)確性，測(cè)試過(guò)程中樣品固定在樣品臺(tái)上，通過(guò)設(shè)置X、Y坐標(biāo)進(jìn)行下一測(cè)試點(diǎn)濃度測(cè)試。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室重復(fù)性測(cè)試的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于0.5%；3個(gè)實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)性測(cè)試的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變差不大于1%。11測(cè)試報(bào)告測(cè)試報(bào)告，包括但不限于如下內(nèi)容：a)樣品信息：送樣單位名稱(chēng)、樣品編