汞CV法测外延电阻率的简单介绍.ppt

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1、收集资料了解影响外延层质量的各种参数外延层生长速率电阻率及均匀度SRP，变流量吹扫工艺汞CV平整度和晶格缺陷defect厚度及均匀度(FTIR)了解控制外延层质量的各种监控原理总结汞探针CV测试仪是利用肖特基势垒电容的C-V特性来测试N型重掺衬底上N型硅外延层掺杂浓度即电阻率的测试方法四探针测试法CV电容电压法SRP扩展电阻测量法外延/衬底P/N或N/PP/P+或N/N+无限制便捷度可直接测试测试片表面处理需20分钟需磨角，耗时较多破坏性非破坏非破坏破坏准确性较差准确准确用电容一电压(C-V)法测量外延层掺杂浓度和电阻率，就是在测

2、试时，汞探针与硅片表面相接触，形成一个金属一半导体结构的肖特基结。汞探针和N型硅外延层相接触时，在N型硅外延层一侧形成势垒。在汞金属和硅外延层之间加一直流反向偏压时，肖特基势垒宽度向外延层中扩展。如果在直流偏压上叠加一个高频小信号电压，其势垒电容随外加电压的变化而变化，可起到电容的作用。通过电容一电压变化关系，便可找到金属一半导体肖特基势垒在硅外延层一侧的掺杂浓度分布。有时为了防止漏电导致测试不出结果，会在金属一半导体接触面生长一层薄氧化层。氧化层厚度必须很薄，以至于MOS电容Cox远大于肖特基势垒电容CD时，以上模型中的MOS电

3、容可以忽略不计。原理与测试方法只要测得C，dc/dν和A，便可由上面两式计算得到势垒扩展宽度x处的N(x)背面接触电阻是否足够小汞探针金属与硅半导体之间的肖特基接触是否良好？是否存在漏电？在金半接触面上为防止漏电而生长的薄氧化层的厚度变化影响测试硬件系统的杂散电容的影响硅表面的沾污与微缺陷的影响干扰因素：测试样片的表面处理过程补偿电容的校准有效汞点面积的校准测试样片的表面处理过程:用HF：去离子水(1：0~1：10)处理30s，用去离子水冲10min。对P型片，直接测量，或在120士10˚C烘烤30min。对N型片，在70一90˚

4、C的双氧水：去离子水(l：1~1：5)中煮10min。用去离子水冲10min，甩干或用氮气吹干。CV汞探针测试片的表面处理流程：用HF：去离子水=1：1浸泡2分钟，用去离子水冲洗干净对N型片，在规定比例的CrO3溶液中浸泡10分钟用去离子水冲洗干净，甩干或用氮气吹干暂未规定CrO3溶液的使用有效期限和更换时间。只要未发生溶液槽故障和测试不良等情况下，一般不必更换CrO3溶液，可以一直使用。决定汞探针CV测试系统的准确性与稳定性的因素使用90˚C双氧水进行浸泡重掺As衬底生长的N型外延片的方式来生长薄氧化层表面处理的方法对于外延层浓

5、度较小电阻率较大(ρ>2.0Ω.CM)的产品来说，电阻率测试结果正常，相位角在88以上且基本上所有测试点都能稳定；但对于外延层浓度较大电阻率较小(ρ<1.0Ω.CM)的产品来说；测试结果不稳定可信：相位角小于80且混乱无规律。(θ˂90˚C，有漏电流，或有串联电阻；θ=90˚C，是纯电容。相位角在88以上，表明可以忽略漏电和串联电阻影响；如果相位角偏低至85以下，则测试结果有较大偏差，需重新考虑测试片的表面处理情况。)工艺改动原因使用CrO3溶液来替代双氧水原因与好处：CrO3溶液的氧化能力比双氧水强，故使用CrO3溶液来对测试片

6、进行表面处理时，不需要给溶液加温，不需要加热装置。CrO3不具有挥发性，更换周期一般可达一个月，节约了时间和成本。饱和CrO3溶液可提高CrO3溶液的氧化能力，提高氧化效率。将CrO3固体粉末与水的勾兑比例控制在500克CrO3固体：500mL水。实验证明，当CrO3溶液浓度变的非常淡的时，浸泡出来的测试片总会出现测试报警或者相位角不高的情况。若将测试片经HF漂干净以后，经过去离子水冲洗干净，再吹干或甩干，再放在CrO3常温饱和溶液中浸泡15分钟进行氧化层生长。最后结果表明：外延电阻率从0.3~5.0Ω.CM范围的外延测试片，都能

7、够在汞探针CV测试仪上顺利测试出稳定的电阻率结果，其相位角可以达到86以上以及88以上。使用CrO3溶液的缺点：金属Cr是限制类重金属沾污源，需单独妥善处理排放的废液。CrO3溶液槽的安放地点必须与净化室隔绝，其测试人员和测试盒的往来传递等均需严格控制。为防止金属Cr和金属Hg的沾污，本测试片在测试结束后均收集起来做报废处理。为节约成本，采用相应的清洗工艺对汞探针测试过的片子进行清洗处理之后仍可当作生产片流片。补偿电容的校准：测试补偿电容用片：浓度小于1x1014cm-3，电压应用范围内纵向浓度分布的偏差≤2%的硅片。将此硅片置于

8、测试台上，并形成可靠的测试接触。设定一大概的补偿电容值，(如未知，则设为0)开始测试载流子浓度，并观察测试曲线的斜率。如斜率为正，按0.1PF的步进逐步增大补偿电容值，直至斜率第一次为负后再按0.02PF的步进逐步减小补偿电容值，直至斜率刚好有改变