微波反射测晶硅少子寿命方法12076

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2、查委员分会在2007年4月25日批准出版。它于2007年6月在www.semi.org网站上发表，2007年7月出版CD-ROM光碟。最初由ASTM国际以ASTMF1535-94出版，上一次出版在2006年11月。1.目的1.1如果半导体中载流子浓度不太高，载流子复合寿命由能级位于禁带中的杂质中心决定。很多金属杂质在硅中形成这样的复合中心。在大多数情况下，这些杂质在很低的浓度10133（≈10至10原子/cm）下即可使复合寿命降低，对器件和电路起有害的作用。在某些情况下，例如甚高速双极开关器件和大功率器件，复合特性必

3、须细心地控制以达到所需的器件性能。1.2本测试方法包含多种类型硅片载流子复合寿命的测试步骤。由于测试时在片子上没有制作电接触点，在测试后，如果片子的清洁度保持良好，可以对其进行后续的工艺操作。1.3本测试方法适用于研究开发、工艺控制、以及材料的验收。但，由本测试方法获得的结果与表面钝化程度有关。所以，当本法用于材料的规格和验收时，供方和需方须对测试中的表面处理达成共识。2.范围2.1本方法包含均匀掺杂的抛光的n型或p型硅片与载流子复合过程相关的载流子寿命的测量。样品的室温电阻率应大于某个由检测系统灵敏度确定的极限，此

4、极限通常在0.05-1W×cm范围内。只要电导率检测系统的灵敏度足够，本测试方法也可应用于测量切割、研磨、腐蚀硅片的载流子复合寿命。2.2在本测试方法中，通过监测样片微波反射来测定光脉冲产生过剩载流子之后样片电导率的衰退。因为在样品上没有制作接触点，本检测方法是非破坏性的。如果样品的清洁度保持良好，在本法检测之后，样片可进入下道工序。2.3在没有表面复合时测量载流子复合寿命，将得到“理想”体复合寿命（τb）。但是，一般来说，要完全抑制表面复合是很困难的。而且，在大多数情况下，寿命测量都是在未作表面钝化或未证实表面钝化

5、是否完善的情况下进行的。此外，注入比也影响寿命的测量值。注入比如果小，测得的寿命将不受注入比的影响，体复合寿命即为少数载流子寿命（见注1）。但是，为了提高信噪比（S/N），常采用高水平的注入。因之，本测量方法也包含“非理想”情况下载流子复合寿命的测量。此时表面复合为有限值，以及（或者）注入比不小。包含两种这样的测量：2.3.1基模寿命τ1。它受体和表面性质的影响。2.3.21/e寿命τe。它与注入比和激光透入深度都有关，并强烈受表面条件的影响，因为在刚注入之后，过剩载流子的分布是接近表面的。但另一方面，在衰退曲线的初

6、始阶段，由于信噪比好以及数据分析简单，τe的测量是快速易行的。注1：与光激发水平有关，按本法测定的载流子复合寿命可以是少数载流子寿命（低注入水平）或少数和多数载流子的混合寿命（中和高注入水平）。在后一种情况，如果假定是可采用适用于小浓度复合中心的肖克来-雷德-霍耳模型的单一复合中心的某些情况，可将少数和多数载流子寿命分开。当注入载流子浓度大大超过多数载流子浓度（高注入）时，复合寿命为少数载流子和多数载流子俘获时间常数之和（见相关资料1）。2.3.3当表面复合可忽略以及注入水平足够低时，上述三种寿命相等（τb=τ1=τ

7、e）。在表面复合可忽略的情况下，即使激光刚开始辐照时的注入不小，τb与τ1也相等。注2：本检测方法适用于测量0.25ms到>1ms范围内的载流子复合寿命。最短可测寿命值取决于光源的关断特性及衰退信号测定器的采样频率，最长可测值取决于试样的几何条件以及样片表面的钝化程度。配以适当的钝化工艺，如热氧化或浸入适当的溶液中，对于SEMIM1标准中规定厚度的抛光片，长到数十毫秒的寿命值也可被测定。注3：大样块的载流子复合寿命可以用SEMIMF28方法A或B测定。这些也是基于光电导衰退（PCD）的测试方法需要在样品上制作电接触。

8、该方法假设在所有的表面都有很大的表面复合，因而寿命测量的上限由检验样品的尺寸决定。测试方法SEMIMF28中的方法B规定检验要在低注入水平的条件下进行，以保证测量的是少数载流子寿命。少子寿命也可以通过SEMIMF391A法或B法的表面光电压法（SPV）测出的载流子扩散长度推算得出。在低注入条件下进行测量时，SPV法和PCD法在一定的条件下将得到