GB/T 14863-2013 用栅控和非栅控二极管的电压电容关系测定硅外延层中净载流子浓度的方法

ICS29.045

H80

中华人民共和国国家标准

/—

GBT148632013

代替/—1993

GBT14863

用栅控和非栅控二极管的电压电容关系

测定硅外延层中净载流子浓度的方法

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Methodfornetcarrierdensitinsiliconeitaxiallaersbvoltae-caacitance

ypyygp

ofatedandunateddiodes

gg

2013-12-31发布2014-08-15实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT148632013

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准代替/—《用栅控和非栅控二极管的电压电容关系测定硅外延层中净载流

GBT148631993-

子浓度的标准方法》。

/—,:

本标准与GBT148631993相比主要有下列变化

———“”;

增加了标准的前言

———调整并增加了引用标准;

———、;

对试验条件试验方法进行了简化和调整

———对附录进行了调整。

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Ⅰ

/—

GBT148632013

用栅控和非栅控二极管的电压电容关系

测定硅外延层中净载流子浓度的方法

1范围

本标准规定了用栅控和非栅控二极管的电压电容关系测定硅外延层中净载流子浓度的测试方法。

()

本标准适用于外延层厚度不小于某一最小厚度值见附录A相同或相反导电类型衬底上的型或

n

。。

p型外延层的净载流子浓度测量本标准也适用于硅抛光片的净载流子浓度测量

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/、

硅外延层扩散层和离子注入层薄层电阻的测定直排四探针法

GBT14141

/硅外延层载流子浓度测定汞探针电容电压法

GBT14146-

/重掺杂衬底上轻掺杂硅外延厚度的红外反射测量方法

GBT14847

SEMIMF110-1105用磨角和染色技术测定硅外延或扩散层厚度的试验方法

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3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

击穿电压breakdownvoltae

g

被测二极管出现10A漏电电流时的反向偏压。

μ

4方法原理

,

测量栅控或非栅控p-n结或肖特基二极管的小讯号高频电容与反向偏压的函数关系由所测电容

。,。

和反向偏压值确定净载流子浓度与深度的函数关系对于栅控二极管的测量栅极加一恒定偏压

5测量仪器

5.1电容电桥或电容计

,。,

量程满刻度为以倍增大或减小测量频率范围为每个

1F~1000F100.09MHz~1.1MHz

pp

,。

量程准确度优于满刻度的1.0%重复性优于满刻度的0.25%仪器应能承受200V或绝对值更高的外

,,()。

加直流偏压能补偿不低于5F的外部探针架的杂散电容内部交流测量讯号不大于0.05Vr.m.s

p

5.2数字电压表或电位计

,,,

其灵敏度优于1mV准确度优于满刻度的0.5%重复性优于满刻度的0.25%输入阻抗不小于

1

/—

GBT148632013

,。

100MΩ以及在50Hz时共模抑制比高于100dB

5.3直流电源

,(),。

连续可调能提供-200V~200V开路纹波低于1%的直流输出

5.4曲线图示仪

。,

能监控二极管的正反向特性该曲线图示仪在时反向电压能加到在时

I-V0.1mA200V1mA

,。

正向电压能加到1.1V且灵敏度优于每分度10A

μ

5.5标准电容器

,;,

在测量频率下准确度优于0.25%一个电容值应在1F~10F范围内而另一电容值应在10F

ppp

~100F范围。

p

5.6精密电压源

,。

能提供0~200V输出电压其准确度应优于输出电压的0.1%

5.7探针架

,,,

固定二极管样品能使探针与扩散区或势垒区外延层以及栅控二极管的栅极构成欧姆接触并能

。。,

在测量时使二极管不受光照应备有真空吸盘夹具对反型外延层的接触采用正表面接触而对同型

,。

外延层则采用真空吸盘与衬底构成电接触

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5.8工具显微镜投影仪或求积仪

,;,。

能测量结直径其准确度优于0.5%或者测量结面积其准确度优于1.0%

5.9屏蔽电缆

、、。

用以实现探针台电源电容电桥或电容计以及数字电压表或电位差计中之间防干扰的电连接

5.10直流电压源

,,(

连续可调输出电压为-40V~40V范围直流输出的纹波不大于1%测量非栅控二极管不需要

此电源)。

6样品制备

,/

要根据外延层和衬底导电类型相同还是相反分别采用或测量

6.1GBT14847SEMIMF110-1105

,。

外延层厚度估计待测外延层的载流子浓度

(),

6.2在被测外延层上制造栅控的或非栅控的二极管样品结构参见附录B其有源区的面积为5×

-42-22

10cm~5×10cm。

,,。

6.3制备结型二极管其表面载流子浓度至少是外延层载流子浓度的100倍结深小于1.5m其结

μ

,/,/

深按照SEMIMF110-1105测量并记录按GBT14141测量并记录薄层电阻根据GBT14146确定

和记录表面载流子浓度。

,。。

6.4制作栅控二极管使栅极与结区或肖特基接触区边界相重叠栅击穿电压VGB大于20V

(),

如果使用方法见为测定栅控二极管的栅偏压还要在未扩散的外延层区域上制作一个

6.5B7.9.3

MOS电容器。

2

/—

GBT148632013

7测量步骤

7.1校准测量仪器

校准测量仪器的步骤为:

),。

a为了测量标准电容器把长度适当的屏蔽电缆连接到电容电桥或电容计上在电容电桥或电

容计只连接电缆而不连接标准电容器的情况下调零。

),(),。

b将电缆连接到一个标准电容器上测量并记录电容值pF然后拆去电容器

),(),。

c将电缆连接到另一个标准电容器上测量并记录电容值pF然后拆去电容器

),

d检查数字电压表或电位计在1V~200V内的性能用它测量这个电压范围内精密电压源的

五个以上电压。

)(),

如果电容或电压测量仪器不符合所要求的指标数值见和则需要按相应的仪器说明

e5.15.2

,。

书进行必要的调节使仪器在测量样品前符合所要求的指标

7.2测量有源器件面积

,(2),,

根据所用测量仪器的类型测量并记录有源器件面积cm精确到1%或测量并记录器件的直径

()精确到0.5%。

cm

7.3样品连接

,(,

把样品放到探针台上将探针台尽可能接近有源区的外延层进行电连接对相同导电类型衬底外

延层的连接从衬底上引出。

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7.4探针与二极管的势垒区的连接

。

用探针与二极管的势垒区或扩散区构成电连接应小心避免因探针压力太大而穿透浅扩散二极管

,。

的扩散层引起短路或产生过大的漏电电流

7.5电缆与探针台的连接

()。

用屏蔽电缆连接探针台和图示仪见5.4

7.6测量二极管的正向电阻

,()。程序如下:

在1V正偏压下按下述步骤测量二极管的正向电阻RΩ

),()。

a测量并记录0.9V正向偏压时二极管的电流单位为毫安mA

),()。

b测量并记录1.1V正向偏压时二极管的电流单位为毫安mA

)():

按式计算并记录值

c1R

/()…………()

R200II1

=-

21

式中:

———,();

I1.1V正向偏压时二极管的电流单位为毫安mA

2

———,()。

I0.9V正向偏压时二极管的电流单位为毫安mA

1

),。

因为值等于或大于时会在一些电容测量仪器中引起测量误差为了使样品的正向

dR200Ω

,,。

电阻低于200Ω需要使用合金扩散或金属化的电接触

7.7给测试的二极管加反向偏压

,()。。

用同一图示仪给测试二极管加反偏压测量并记录击穿电压VBV加偏压时不可与探针接触