碳化硅外延層載流子濃度測定-非接觸電容電壓法

1碳化硅外延層載流子濃度測定非接觸電容-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試，測試范圍為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GB/T30656碳化硅單晶拋光片3術(shù)語和定義GB/T14264確立的術(shù)語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電暈放電在表面噴灑電荷來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)。空間電荷區(qū)的勢壘電容（C）及其電壓（V）的變化率與勢壘擴展寬度（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：相對介電常數(shù)，其值為11.75；C：勢壘電容，單位為法（F）;W——勢壘擴展寬度，單位為厘米（cm圖1測試示意圖5干擾因素5.1樣品制備、測試儀器操作、測試機臺維護(hù)后的調(diào)試、襯底是否導(dǎo)電，均對測試結(jié)果的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性有很大影響，相關(guān)的測試人員應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)；5.2樣品表面的沾污，會影響樣品表面的狀態(tài)，造成測試誤差；5.3樣品可能表面帶有靜電，造成測量誤差；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-電壓測試儀6.2環(huán)境溫度：22℃±3℃,溫度波動小于±2℃。6.3環(huán)境濕度：30%～50%。6.4測試環(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，周圍無腐蝕性氣氛及震動。7樣品制備通常對樣品進(jìn)行直接測試，若不能進(jìn)行正常測試，可對樣品表面進(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測試程序3有激光雷刻號面為C面，背面則為Si面，選取Si面為測試面，去除晶片5.2mm，選擇測試模版。不同尺寸碳化硅外延層載流子濃度測試點分布如圖2和圖3所示，具體分布為：4英寸碳化硅外延層測量點為沿2個直徑方向取點，以某一直徑邊緣為原點，各測試點間隔為11.3mm，共測試17個點。6英寸碳化硅外延層測量點為沿2個直徑方向取點，以某一直徑邊緣為原點，各測試點間隔為11.3mm，共測試25個點。圖24英寸模版圖26英寸模版8.1將待測片放入片盒并將其裝載在平臺上，樣品背面與測試通過真空吸力緊密接觸形成低電阻電極。8.2在測試程序中設(shè)定供需雙方確認(rèn)的測試點位置，其中灑電荷的電荷和次數(shù)根據(jù)載流子濃度確定。8.3開始測試，得到樣品表面載流子濃度分布曲線和平均載流子濃度。9試驗數(shù)據(jù)處理9.1勢壘擴展寬度W按公式（3）計算：W........................................................................（3）式中：W——勢壘擴展寬度，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：相對介電常數(shù)，其值為11.75；C:勢壘電容，單位為法（F）；9.2載流子濃度ND(W)按公式（4）計算：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——通過不同電壓輸出計算出來的空間電荷區(qū)的電容值，單位為皮法（pFq——電子電荷，單位為庫倫（C）；W——耗盡層寬度，單位為微米(μm）；?s——相對介電常數(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個實驗室巡回測試得到。每個實驗室在每片碳化硅外延片連續(xù)測試三次。其中三個實驗室包括蕪湖啟迪、南京國盛、東莞天域。為確保測試重復(fù)性與準(zhǔn)確性，測試過程中樣品固定在樣品臺上，通過設(shè)置X、Y坐標(biāo)進(jìn)行下一測試點濃度測試。每個實驗室重復(fù)性測試的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于0.5%；3個實驗室再現(xiàn)性測試的相對標(biāo)準(zhǔn)變差不大于1%。11測試報告測試報告，包括但不限于如下內(nèi)容：a)樣品信息：送樣單位名稱、樣品編