GB T 11068-2006 砷化镓外延层载流子浓度电容-电压测量方法.pdf

1、ICS 77.040.01 H 17 道自中华人民共和国国家标准GB/T 11068-2006 代替GB/T11068-1989 呻化镣外延层载流子浓度电容-电压测量方法Gallium arsenide epitaxial layer-Determination of carrier concentration voltage-capacitance method 2006-07-18发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2006-11-01实施发布.o.c. . 目。自GB/T 11068-2006 本标准是对GB/T11068-1989(呻化嫁外延层载流子浓度电

2、容电压测量方法的修订。本标准在原标准基础上，参考DIN50439(电容电压法和录探针测定半导体单晶材料掺杂剂的浓度剖面分布编制的。本标准与原标准相比主要变动如下:一一原标准规定，在制作高阻衬底样品的欧姆电极时，要在氮气保护及4000C下合金化5min，而经验表明，在3500C450oC的温度下合金化，都可得到好的欧姆接触电极，故将此项要求改为在3500C 400oC及氮气保护下，合金化5min10 min; 取消了原标准对环境的要求，因为在通常的实验室条件下，所用仪器和测试方法本身对环境温度和温度并不十分敏感，特别是成套仪器。但由于载流子浓度与温度有关，故应在测量报告中标明测量时的环境温度;一

3、一简化了原标准关于电容仪校准的文字表述。本标准自实施之日起代替GB/T11068-19890 本标准由中国有色金属工业协会提出。本标准由全国有色金属标准化技术委员会归口。本标准起草单位:北京有色金属研究总院。本标准主要起草人:王彤涵。本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:GB/T 11 068-19890 I 1 范围呻化镣外延层载流子浓度电容-电压测量方法G/T 11068-2006 、测量方法，适用于呻化嫁外延层基体材料中载流子浓度的测量。测量范围:lXI014c 2 术语和定义2. 1 2.2 2. 3 2.4 势垒电窑半导体内势垒宽度3 原

4、理式中:X一一-势垒扩展宽度，单位m;C一一势垒电容，单位F;t.v-反向偏压增量，单位V;t.C-势垒电容增量，单位F;N(X)一一载流子浓度，单位cm3; C3 X r一车主N(X) =、Aru，.( 2 ) 1 GB/T 11068-2006 A 乖呻化嫁接触面积，单位cm2;E。一一-真空介电常数，其值为8.859 X 1012，单位F/m;E 呻化嫁相对介电常数，其值为13.18; r 单位电荷，其值为1.602X10凹，单位C。4 试剂4.1 硫酸(1.84 g/mL) ，浓度95%98%，优级纯;4.2 过氧化氢(1.00 g/mL) ，浓度30%，优级纯。5 仪器5. 1 电窑

5、仪或电窑电桥:量程为1pF 1 000 pF，误差不大于满刻度的1%，测量频率为O.1 MHzl MHz，测试讯号小于25 mV。5.2 数字电压表灵敏度不低于1mV，误差不大于满刻度的0.5%，输入阻抗不小于10Mn。5.3 直流电源电压oV100 V，连续可调，波纹系数不大于0.03%或波纹电压小于3mV。5.4 晶体管特性图示仪灵敏度不低于10A/cmo5.5 标准电容A和B电容A和B分别为10pF和100pF，在测量频率下误差不大于0.25%。5.6 *探针样品台应能屏蔽光和电磁干扰，束探针能上下调节。5. 7 测量显微镜标尺误差不大于满刻度的0.5%。6 样品和电极6.1 呻化镣单晶

6、片样品经机械抛光后，在硫酸、过氧化氢和去离子水以3: 1 : 1为体积比的搭液中腐蚀20s30 s , 使表面光亮即可，再用去离子水冲洗干净。然后在温度15OOC20OOC氮气流里烘干5mi丑白1让in10min 6.2 呻化镣外延片使用清洁光亮的原生长表面。6.3 欧姆电极6.3. 1 对低电阻率衬底样品，在其背面涂水，紧贴在金属样品台上。由于背面-水-样品台引起的容抗，远较势垒电容的容抗小，测得的电容可认为是势垒电容。6.3.2 对高电阻率衬底样品，欧姆电极应做在低电阻率外延层上。电极材料用锢或嫁-锢合金，在3500C 400oC及氮气保护下，合金化5min10 mino 6.4 外延层厚

7、度范围可测量外延层的最小厚度受起始测量偏压下势垒宽度的限制，最大厚度受肖特基结击穿电压限制，两者与载流子浓度的依赖关系如图1所示。若外延层厚度大于可测最大厚度，外延层载流子浓度需逐层腐蚀测量。2 G/T 11068-2006 100 XIm -起始测量电压10 100 0.1 10 时气卢国哥AM1势垒宽度呻化嫁势垒宽度、击穿电压与载流子浓度的关系曲线6.5 隶探针取直径为1mm，长4cm的银丝，一端连接外引线，另一端用环氧树脂封人约5mm长的玻璃毛细管内，银丝露出端面，磨平，用去离子水清洗干净，沾上一滴隶，即成隶探针。隶表面应清洁。须特别注意亲及其蒸气是有毒物质，应有相应的防护措施。操作应在

8、通风条件下进行。固1测量步骤7. 1 电容仪的校准7. 1. 1 把长度适当的屏蔽电缆接到电容仪上(此时电缆应不与标准电容连接)，调节电容仪零点。7. 1. 2 分别将电缆与标准电容A和B连接，测量井记录电容值(pF)，如果电容仪低于5.1条款的要求，应按说明书调整。电容仪校准完后，断开标准电容。7.2 测量样晶击穿电压7.2. 1 对低电阻率衬底样品，在其背面涂水，紧贴在金属样品台上;对高电阻率衬底试样，应使欧姆电极与金属样品台形成良好接触。然后使亲探针与试样表面接触，借助显微镜调节接触面积。7.2.2 用屏蔽电缆将试样欧姆电极和录探针分别与晶体管特性图示仪的晶体管插座e和c连接(在PNP型

9、晶体管测量状态下)，观测试样反向特性，测量并记录击穿电压VB的值。根据反向特性及击穿电压的观测结果检验肖特基势垒是否形成。7.3 测量势垒电容7.3. 1 将样品台与电容仪连接。电容仪的低端与试样欧姆电极连接，高端与隶探针连接。电容仪置于大量程，施加O.5 V反向偏压，根据电容仪的读数，选择合适的量程。3 7 GB/T 11068-2006 7.3.2 提升柔探针，使其与试样表面正好断开，调节该量程零点。7.3.3 降下柔探针并与试样表面接触，精确调节接触面积。7.3.4 在反向偏压V1=0.5V下测量势垒电容值CM1并记录对于数据，完成数据记录表。反向偏压值记为正数，各数据取3位有效数字。数

10、据记录表应包括下列内容:a) 反向偏压，V(单位V);b) 势垒电容测量值，CM(单位pF); c) 势垒电容修正值，C(单位pF); d) 势垒扩展深度，X(单位m);e) 载流子浓度，N(单位cm-斗7.3.5 调节反向偏压，使势垒谷比入数据记录表。反向电流密度大于308 计算式中:CMi -第z8.2 录表。式中:Xi 第i次测量时势、N(Xi)一一对应于势垒扩展深度C，+l一-CM川经式(3)修正后的势垒电容值，单Vi一一第t次外加反向偏压值，单位伏特;V川一一第i十1次外加反向偏压值，单位伏特。压V2与势垒电容CM2，记果记人数据记. ( 4 ) ( 5 ) 当各个N(X;)值在其平

11、均值上下相对涨落小于10%时，载流子浓度N取平均值。否则，以19N(Xi)对Xi作图，画出载流子浓度分布曲线。9 精密度本测量方法单一实验室及多实验室测量精密度不大于士10%。4 GB/T 11068-2006 10 测试报告测试报告应包括下列内容za) 样品名称和类型;b) 图示样品测量点的位置;c) 平均载流子浓度或载流子浓度分布曲线;d) 其他(需要时可附加说明)。5 CON-8=同阁。国华人民共和国家标准呻化镣外延层载流子浓度电窑电压测量方法GBjT 110682006 中9峰中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销9峰印张O.75 字数11千字2006年11月第一次印刷开本880X12301/16 2006年11月第-版峰定价10.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533书号:155066. 1-28181 GB/T 11068-2006