本标准规定了砷化镓外延层载流子浓度电容?电压法的测量方法。本标准适用于砷化镓外延层及体材料中载流子浓度的测量。 GB/T 11068-1989 砷化镓外延层载流子浓度电容-电压测量方法 GB/T11068-1989 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国国家标准
砷化傢外延层载流子浓度
电容-电压测量方法
Gallium arsenide epitaxial layer -Determination of carrier concentrationVoltage-capacitance method
主题内容与适用范围
本标准规定了化嫁外延层载流子浓度电容-电压法的测量方法，GB11068. 89
本标准适用于砷化镓外延层及体材料中载流子浓度的测量。测量范围：1×1011~5×1017cm-32术语
2.1击穿电压
当反向偏压增加到某一值时，肖特基结就失去阻挡作用，反向电流迅速增大时的电压值。2.2接触面积
汞探针与试样表面的有效接触面积。2.3势垒电容
半导体内垂直于接触面的空间电荷区的电容。2.4势垒宽度
起势垒作用的空间电荷区的线性宽度。2.5载流了浓度纵向分布
自半导体表面向体内垂直方向上载流子浓度与深度的对应关系。3方法原理
汞探针与砷化镓表面接触形成肖特基势垒，当反向偏压增大时，势垒区向砷化镓内部扩展。用高频小讯号测量某一反向偏压下的势垒电容C(F)及由反向偏压增量AV(V)引起的势垒电容增量AC(F）。根据式(1)和式(2)计算出势垒扩展深度(X)和其相应的载流子浓度【N(X))。X=
式中：X-势垒扩展宽度,um;
W（x）—载流子浓度，cm3
中国有色金属工业总公司1989-01-28批准t&A
(））
（2）
1990-02-01实施
4-—汞-砷化镓接触面积,m\;
GB 11068 -- 89
Eo—真空介电常数，其值为8.859×10-12,F/m；e-砷化镓相对介电常数，其值为13.18；e——单位电荷，其值为1.602×1019,C。4仪器
4.1电容仪或电容电桥：量程为1～1000pF，其精度应优于满刻度的1%，测量频率为0.~1MHz，测试讯号小于25mV。
4.2数字电压表：灵敏度应优于1mV，精度应优于满刻度的0.5%，输入阻抗不小于10M2。4.3直流电源：电压0~100V，连续可调，波纹系数不人于0.03%或波纹电压小于3mV，4.4晶体管特性图示仪：灵敏度优于10uA/cm。4.5标准电容A和B：A和B电容量分别为10pF和100pF，在测量频率下其精度均优于0.25%。4.6汞探针样品台：应能屏蔽光和电磁干扰，汞探针能上下调节。4.7测量显微镜：标尺精度优于0.5%。5试样
5.1碑化单晶片
5.1.1样品经机械抛光后在H2S0,:H202:H20=3:1:1(体积比）溶液中腐蚀10s，用去离子水冲洗5.1.2在温度150200℃氮气流里烘干10min。5.2砷化镓外延片
使用清洁光亮的原生长表面。
5.3欧姆电极的制备
5.3.1低阻衬底试样，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。5.3.2高阻衬底试样的欧姆电极应做在低阻外延层上。电极材料用铟（在氮气流里于100℃合金化5min)镓-合金。
5.4可测外延层厚度范围
5.4.1可测最小厚度受起始测量偏压下势垒宽度的限制，可测最大厚度受肖特基结出穿电压限制，两者与载流子浓度的依赖关系如图1所示。401
GB 11068—89
起始测量电法
势垒宽度
砷化势垒宽度的特性
图1砷化镓势垒宽度，击穿电压与载流子浓度的关系曲线5.4.2若外延层厚度大于可测最大厚度，外延层载流子浓度需逐遂层腐蚀测量。5.5汞探针的制备
5.5.1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入约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，沾上一滴汞，即成汞探针。汞表面应清洁。注：汞及其蒸气是有囊物质，应有相应的防护措施。操作应在通风条件下进行。6测量步骤
6.1测试环境
环境温度为23士2℃；环境相对湿度小于80%。6.2电容仪的校准
6.2.1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。6.2.2将电缆与标准电容A连接，测量并记录电容值（pF)，拆除标准电容A。6.2.3将电缆与标准电容B连接，测量并记录电容值（pF），拆除标准电容B。6.2.4如果电容仪读数低于4.5条要求，应按说明书调整。6.3测量试样击穿电压
6.3.1低阻衬底试样，在其背面涂水，紧贴在金属样品台上。若为高阻衬底试样，应使欧姆电极与金属415
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样品台形成良好接触。然后使汞探针与试样表面接触，借助显微镜调节接触面积。6.3.2用屏蔽电缆将试样欧姆电极和汞探针分别与晶体管特性图示仪的待测品体管插座e和c连接（在PNP晶体管测量状态下），观测试样反向特性，测量并记求击穿电压Ve的值。6.3.3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。6.3.4将汞探针电压降到零，提升汞探针。6.4测量势垒电容
6.4.1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，其高端与乘探针连接，6.4.2电容仪置于大量程，缓慢地降下探针，并与试样表面接触，调节接触面积。施加0.5V反间偏压.根据电容仪的读数，选择合适的量程。6.4.3提升汞探针，使其与试样表面正好断开，调节该量程零点。6.4.4降下汞探针并与试样表面接触，精确调节接触面积。6.4.5施加反向偏压Vi=0.5V，测量势垒电容值CM并记入表1。反向偏压值记为正数.各数据取位有效数字。
表1数据记录表
反向偏压
势垒电容测量值
势垒电容修正值
势垒扩展深度
载流了浓度
调节反向偏压，使势垒电容比Cm降低4%6%。测量此时的反向偏压V，与势垒电容Cm记入6.4.6
表1。
重复6.4.6操作步骤，使势垒电容逐次降低4%6%。直到击穿电压Vs或反向电流密度大于30μA/mm即停止测量，
6.4.8测量完毕后，将反向偏压降至零,取下汞探针。测量结果的计算
测量出的势垒电容值（Cm）按式（3)进行修正，修正值C,记入表1。7.1
式中：Cm,第i次势垒电容测量值,pF;C.Cm经修正后的势垒电容值，pF；D—乘-砷化镓接触面的直径，mm。1 + 0. 575
势垒扩展深度X(um）及载流子浓度N(X)(cm-3)按式（4）、式（5)计算。计算结果记入表1。7.2
X. = 1. 83 × 103 ×c. + c.
N(X) = 1. 08 × 1010 × (C + Cu)*× (Vu 2)D(C.
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GB11068-89
式中：X第i次测量时势垒扩展深度，um；N(x,）-对应于势垒扩展深度X：处的载流子浓度，cm-3；C,--- C M.经式(3)修正后的势垒电容值,pF;Ct+1-Cm+1经式(3)修正后的势垒电容值，pF；V.—第次外加反向偏压值，V；
第i十1次外加反向偏压值，V。
7.3当各个N（X）值在其平均值周围相对涨落小于10%时，则载流子滋度N取平均值香则、以lgN(X,)对X；作图、画出载流子浓度分布曲线。8精密度
本标准单一实验室及多实验室测量精密度不劣于士10%。9
测试报告
测试报告应包括下列内睿：
送样单位，
样品名称和类型，
以图示出样品上测量点的位置；给出平均载流子浓度或载流子浓度分布曲线；测量日期：
测量者。
附加说明：
本标准由中国有色金属工业总公司标准计量研究所提出。本标准由北京有色金属研究总院负责起草。本标准主要起草人王富威。
本标准等效采用德意志联邦共和国国家标雅DIN50439《电容-电压法和汞探针测定半导体单晶材料掺杂剂的浓度剖面分布》。
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