国家标准：gbt 14146-2009 硅外延层载流子浓度测定 汞探针电容-电压法

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1、lCS29．045H80a雪中华人民共和国国家标准CB／T14146—2009代替GB／T14146—1993硅外延层载流子浓度测定汞探针电容一电压法Siliconepitaxiallayers—determinationofcarrierconcentration--mercuryprobevoltages。。capacitancemethod2009—10-30发布2010-06-01实施宰瞀鳃鬻瓣警雠瞥星发布中国国家标准化管理委员会“”。刖昌GB／T14146—2009本标准代替GB／T14146-

2、-1993{硅外延载流子浓度测定汞探针电容一电压法》。本标准与GB／T14146—1993相比，主要有如下变动：——测量范围由原1013Cm-3～10”cm_3改为4×10”cm-3～8×10”cm～，并增加了对外延层厚度的测试要求和抛光片的测试适用性；——增加了引用标准；——增加了干扰因素；——试剂中氢氟酸(p1．15g／mL)改为氢氟酸(分析纯)，删除硝酸(p1．4g／mL)，增加双氧水(分析纯)，去离子水电阻率由大于2M12-cm改为大于10M12·am；——对“测量仪器及环境”，“样品处理”，“仪

3、器校准”，“测量步骤”的内容进行了全面修改；——删除“测量结果的计算”；——增加了重复性和再现性；——增加了附录“硅片接触良好测试”的判定指标。本标准的附录A为规范性附录。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会提出。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会归口。本标准起草单位：南京国盛电子有限公司、宁波立立电子股份有限公司、信息产业部专用材料质量监督检验中心。本标准主要起草人：马林宝、唐有青、刘培东、李静、金龙、吕立平。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——GB／T14146

4、--1993。硅外延层载流子浓度测定汞探针电容一电压法GB／T14146—20091范围本标准规定了硅外延层载流子浓度汞探针电容一电压测量方法。本标准适用于同质的硅外延层载流子浓度测量。测量范围为：4×10”cm_3～8×10“cm。本标准测试的硅外延层的厚度必须大于测试偏压下耗尽层的深度。本标准也可适用于硅抛光片的载流子浓度测量。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达

5、成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB／T1550非本征半导体材料导电类型测试方法GB／T1552硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法GB／T14847重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法3方法原理汞探针与硅外延片表面接触，形成一个肖特基势垒。在汞探针与硅外延片之间加一反向偏压，结的势垒宽度向外延层中扩展。结的势垒电容(c)及其电压(y)的变化率(dC／dV)与势垒扩展宽度(z)及其相应的载流子浓度[N(z)]有如式(1)和式(2)关系：

6、№，一品X两1、dV／,27=￡·岛·A／c式中：z——势垒扩展宽度，单位为厘米(cm)；N(z)——载流子浓度，单位为每立方厘米(cm_3)；c——势垒电容，单位为法(F)；P——电子电荷，1．602×1019，单位为库仑(c)；e——相对介电常数，其值为11．75；e。——真空介电常数，其值为8．859×10。4，单位为法每厘米(F／cm)；A——汞一硅接触面积，单位为平方厘米(cm2)。只要测得C，dC／dV和A，便可由式(1)和式(2)计算得到势垒扩展宽度z处的N(z)。4干扰因素4．1硅片表面和

7、汞的沾污，毛细管的沾污或损伤会造成测试误差和测试不良。4．2C_V汞探针测量中的肖特基接触不良，常表现为漏电流大。不良的肖特基接触虽可得到载流子浓度，但会产生较大的测试误差。4．3在电容测试中，测试的交流信号大于0．05V～可能会导致误差。1GB／T14146—20094．4确定补偿电容的标准片在电压应用范围内的浓度一致性不好，会导致补偿电容的的错误，进而影响测试浓度的准确性。5试剂与材料5．1氢氟酸(分析纯)。5．2双氧水(分析纯)。5．3去离子水，电阻率大于10M0·cm(25℃)。5．4汞，纯度大于

8、99．99％。5．5氮气，纯度大于99．5％。6测量仪器及环境6．1本标准选用自动测量仪器。6．1．1精密电压源：能提供0V到±200V连续变化的输出电压，精度高于0．1％。各级电压峰值变化不大于25mV。6．1．2精密电容器：在1MHz的测量频率下有高于0．25％的准确度。6．1．3数字伏特计：读值至少具有4位有效数字，测试电压范围士1v～士200V或更大，每级变化为10V或更小，灵敏度高于1mV，满量程时精度好于0．5％，