GB∕T 1550-2018 非本征半導(dǎo)體材料導(dǎo)電類型測(cè)試方法

ICS77.040代替GB/T1550—1997非本征半導(dǎo)體材料導(dǎo)電類型測(cè)試方法Testmethodsforconductivitytypeofextrinsicsemiconductingmaterials國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T1550—1997《非本征半導(dǎo)體材料導(dǎo)電類型測(cè)試方法》,與GB/T1550—1997相比材料可參照本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試”(見第1章，1997年版的第1章);——增加了術(shù)語(yǔ)和定義(見第3章);——增加了“如果采用9.1～9.5的測(cè)試步驟能夠獲得穩(wěn)定的讀數(shù)和良好的靈敏度，則表明試樣表——增加了試驗(yàn)結(jié)果的分析(見第10章)。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC203)與全國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備和材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)材料分會(huì)(SAC/TC203/SC2)共同提出并歸口?！狦B5256—1985。1GB/T1550—2018非本征半導(dǎo)體材料導(dǎo)電類型測(cè)試方法和P型硅材料。4.1.4方法C:適用于電阻率1Ω·cm～1000Ω·cm的N型和P型硅材料。4.1.5方法D?:適用于電阻率1Ω·cm～36Ω·cm的N型和P型鍺材料及電阻率0.1Ω·cm~24.1.9如果用方法A～方法E都不能得到準(zhǔn)確的結(jié)果4.2方法A(熱探針?lè)?和方法B(冷探針?lè)?現(xiàn)為負(fù)極。用一個(gè)中心刻度為零的電壓表或微安表，可觀察到這種極性指示。最大溫差發(fā)生在加熱或4.3方法C(點(diǎn)接觸整流法)通過(guò)試樣與金屬點(diǎn)接觸處的電流方向來(lái)確定試樣的導(dǎo)電類型。若試樣為N型，金屬點(diǎn)接觸處為負(fù)極；若試樣為P型，金屬點(diǎn)接觸處為正極。將一個(gè)交變電壓加在金屬點(diǎn)接觸和另一個(gè)大面積歐姆接觸4.4方法D(全類型法)4.4.1方法D?:用點(diǎn)接觸反向偏置電壓極性來(lái)確定試樣的導(dǎo)電類型。在接觸試樣的兩個(gè)觸點(diǎn)間加一個(gè)4.4.2方法D?:在試樣的一對(duì)觸點(diǎn)1-2間通過(guò)交變電流，在試樣上建立一個(gè)熱梯度。由另一對(duì)觸點(diǎn)3-4可檢測(cè)出該熱梯度形成的熱電勢(shì)。對(duì)于N型材料，觸點(diǎn)3相對(duì)于觸點(diǎn)4是較熱的，觸點(diǎn)3呈正電位；對(duì)于P型材料，相對(duì)于觸點(diǎn)4,觸點(diǎn)3將呈現(xiàn)為負(fù)電位。觸點(diǎn)1、2、3、4為圖7中所示的探針順序號(hào)。4.5方法E(表面光電壓法)從而改變?cè)嚇颖砻嫦鄬?duì)于體內(nèi)的電勢(shì)。光照前后試樣表面電勢(shì)之差稱為表面光電壓。不同導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料表面光電壓的變化趨勢(shì)是相反的，所以通過(guò)測(cè)試表面光電壓的變化趨勢(shì)可以確定試樣的導(dǎo)5干擾因素5.1方法A(熱探針?lè)?5.1.1一些高電阻率的硅和鍺試樣，由于其電子遷移率高于空穴遷移率，在熱探針的溫度下大多呈現(xiàn)5.1.4當(dāng)熱探針輕壓與重壓時(shí)的導(dǎo)電類型相反時(shí)，以重壓時(shí)顯示的導(dǎo)電類型為準(zhǔn)，避免表面反型層對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾。35.2方法B(冷探針?lè)?5.3方法C(點(diǎn)接觸整流法)5.3.1方法C表示的是試樣原始表面的導(dǎo)電類型，若試樣表面有氧化層，則相當(dāng)于其表面有一層絕緣5.3.2若大面積歐姆接觸不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)使讀數(shù)相反。點(diǎn)接觸壓力過(guò)大，可使大面積歐姆接觸變成一5.4方法D(全類型法)5.4.2對(duì)于電阻率較高的材料，方法D?也可能導(dǎo)致完全錯(cuò)誤的結(jié)果。5.5方法E(表面光電壓法)5.5.1如果樣品表面存在大量靜電荷(如表面氧化層上的電荷),將會(huì)在樣品表面導(dǎo)致多子積累，影響影響測(cè)試。5.5.2硅片表面的損傷層會(huì)干擾表面光電壓信號(hào)的產(chǎn)生，因?yàn)閾p傷層沒(méi)有確定的能帶結(jié)構(gòu)，如果損傷5.6.1熱施主(主要是氧施主)的存在會(huì)干擾測(cè)試結(jié)果，對(duì)于含有較多氧施主的P型樣品來(lái)說(shuō)，其測(cè)試結(jié)果可能顯示為N型。5.6.2試樣表面有沾污或有氧化層時(shí)會(huì)造成不可靠的測(cè)試結(jié)果。6試劑和材料6.3不銹鋼絲棉或其他等同材料。7.1方法A(熱探針?lè)?方法A的測(cè)試設(shè)備如圖1所示，主要由以下幾部分組成：4a)兩支探針，選用不銹鋼或鎳材料制作，每支探針針尖成60°的錐體，其中一只探針桿有加熱功能，能使熱探針溫度加熱到40℃~60℃;b)零位指示器，其偏轉(zhuǎn)靈敏度不低于1×10-?A/mm;零位指示器零位指示器加熱線圈可變電源金屬探針圖1熱探針?lè)y(cè)試設(shè)備示意圖7.2方法B(冷探針?lè)?方法B的測(cè)試設(shè)備如圖2所示，主要由以下幾部分組成：a)兩支探針，用銅材或鋁材制作，針桿用酚醛等材料絕緣，其中一支探針的熱容量至少是15g鋁的熱容量。將探針在冷卻劑中浸5min,在25℃的環(huán)境下，探針能維持在一40℃左右約b)零位指示器，其偏轉(zhuǎn)靈敏度不低于1×10-?A/mm。零位指示器零位指示器屏蔽線探針針尖冷卻劑保溫瓶十Q圖2冷探針?lè)y(cè)試設(shè)備示意圖5GB/T1550—20187.3方法C(點(diǎn)接觸整流法)方法C的測(cè)試設(shè)備分別如圖3、圖4和圖5所示，主要由以下幾部分組成：b)隔離變壓器，能使50Hz或60Hz的220V電壓降為50Hz或60Hz的15V電壓(見圖圖4);d)大面積歐姆接觸器，采用鋁箔或銦箔等軟性導(dǎo)體和彈簧夾具或其他類似方式構(gòu)成；e)電流檢測(cè)器(見圖3),檢測(cè)器中心刻度為零，其滿刻度靈敏度至少要優(yōu)于200μA,或示波器(見圖4),或曲線示蹤儀(見圖5)。0自耦變壓器試樣十圖3電流檢測(cè)器顯示的點(diǎn)接觸整流法測(cè)試設(shè)備示意圖點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸試樣歐姆接觸R示波器水平板極B(電流)隔離變壓器圖4示波器顯示的點(diǎn)接觸整流法測(cè)試設(shè)備及典型顯示圖形示意圖6集電極引線試樣歐姆接觸發(fā)射極引線7.4方法D?(全類型整流法)方法D?的測(cè)試設(shè)備如圖6所示，主要由以下幾部分組成：a)三支探針，可采用GB/T1551中直排四探針?lè)y(cè)試電阻率用的直排四探針中的三支探針；c)零位指示器，偏轉(zhuǎn)靈敏度不低于1×10-?A/mm,與1MΩ電阻串聯(lián)后至少應(yīng)有0.1V/mm的7.5方法D?(全類型熱電勢(shì)法)方法D?的測(cè)試設(shè)備如圖7所示，主要由以下幾部分組成：a)直排四探針，同GB/T1551中直排四探針?lè)y(cè)試電阻率用的四支探針；b)零位指示器，靈敏度優(yōu)于1×10-?A/mm;或極性指示數(shù)字電壓表，精度優(yōu)于100μV/單位7十或DVMHI50Hz/60Hz采用零位指示器圖7全類型熱電勢(shì)法測(cè)試設(shè)備示意圖7.6方法E(表面光電壓法)d)顯示裝置。數(shù)字采集數(shù)字采集處理器極性處理模塊待測(cè)樣品脈沖光源驅(qū)動(dòng)器顯示驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)處理電路光電動(dòng)勢(shì)脈沖光圖8表面光電壓法測(cè)試設(shè)備示意圖擋板在測(cè)試過(guò)程中用于遮擋光線，防止光線照射試樣。7.8高頻屏蔽裝置高頻屏蔽裝置用于避免高頻對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，需要時(shí)連接好導(dǎo)線。7.9研磨或噴砂設(shè)備研磨或噴砂設(shè)備用于處理試樣。89.1方法A(熱探針?lè)?9.1.3將熱探針加熱到40℃~60℃,用測(cè)溫裝置測(cè)其溫度。試樣為N型。9.2方法B(冷探針?lè)?9.3.1檢查電路連接是否與圖3、圖4或圖5一致。能用方法D?進(jìn)行測(cè)試。99.4.4如果用方法D?不能進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)改用熱電勢(shì)法D?進(jìn)行測(cè)試。將探針按圖7所示連接好，3號(hào)探針靠近熱源。熱源是由1號(hào)、2號(hào)探針間通入電流的方法產(chǎn)生的。將3號(hào)探針接到零位指示器的負(fù)極9.5方法E(表面光電壓法)9.5.1檢查電路連接是否與圖8一致。9.5.2將待測(cè)試樣放置在樣品臺(tái)上，脈沖光源驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)紅外激光器發(fā)射一定頻率的脈沖光，脈沖光9.5.3試樣表面在脈沖光照射下激發(fā)出光電壓，感應(yīng)電極片采集因光電壓引起的靜電荷，經(jīng)同軸電纜線傳送至電荷放大器。9.5.4電荷放大器把靜電荷變?yōu)殡妷盒盘?hào)并放大，信號(hào)處理電路對(duì)放大后的電壓信號(hào)進(jìn)行同步整形、如果采用9.1～9.5的測(cè)試步驟能夠獲得穩(wěn)定的讀數(shù)和良好的靈敏度，則表明試樣表面無(wú)沾污或氧表面進(jìn)行處理。本標(biāo)準(zhǔn)中的方法A、C、D?、D?、E在不同實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見表1。由表1可知各測(cè)試方法導(dǎo)電類型測(cè)試結(jié)果完全正確的電阻率范圍，見表2。本標(biāo)準(zhǔn)各測(cè)試方法的適用范圍參照表2的數(shù)據(jù)確定。材料類型電阻率導(dǎo)電類型方法C正確數(shù)測(cè)試數(shù)正確數(shù)測(cè)試數(shù)正確數(shù)測(cè)試數(shù)正確數(shù)測(cè)試數(shù)正確數(shù)測(cè)試數(shù)硅P6815391303硅N885893303硅P7825891303硅P8855892303硅N8845993333硅N885993323硅P8855993333硅P8855993323硅4N88599332硅N885992322表1(續(xù))材料類型電阻率導(dǎo)電類型方法A方法C方法E正確數(shù)測(cè)試數(shù)正確數(shù)測(cè)試數(shù)正確數(shù)測(cè)試數(shù)正確數(shù)測(cè)試數(shù)正確數(shù)測(cè)試數(shù)硅N8855992333硅P8855992333硅N8835992333硅N8835992333硅N8835992333硅3800N8835992333硅9000P3835991333硅P3835991333鍺0.007N8825892302鍺0.0087P885490302鍺0.88N8855992302鍺P8835991302鍺N88599