【电子行业标准(SJ)】 半导体中深能级的瞬态电容测试方法

中华人民共和国电子行业标准
SJ/T 10482-94
半导体中深能级的瞬态电容
测试方法
Test method far characterizing semiconductordeep levels by transient capacitante techniques1994-04-11发布
1994-10-01实施
中华人民共和国电子工业部发布中华人民共和国电子行业标准
半导体中深能级的瞬态电容测试方法Test method ror characlerizing aeniconductor deeplevels by trpnsient capueilance techaiques1主题内容与适用范围
SJ/T 10462-94
牛标准规定丁用瞬态心客技术中的深能载瞬态谱(DITS)法测量牛导体材料中深能级的试方货
本标准适用于测母硅、碑化够等半导体材料中杂质、缺陷在孕体类带中产生的深能级。由此法可得到深能级的盘活能、除度、指效前因A举梦数。本标准适用于产生指数形式电穿瞬态有关的深限级。
2术语和编写词
2.1术语
2.1.1深能级deep level
奈质或缺陷在半孕件禁带中产生的距带过(导带或价带)较远(相对议杂质能龄来说)或在禁带中部附近的能欲，
2.2马试
2.2.t DLTS deep levrl trmsienl siecinxasny深能级辩态谱。
3原理
能级测量技术是利用深能级具有稳性用，它能隐住自出裁演子，义能重新发射它们到导带或价带的特性。根据细致平衡关系，电子或空穴的发射本，可以表达成式(1)形式：tn.p d.VaN.-exp(-AE/AT)
式中：nn.r
块陷对电子或空穴的俘获图，m，-电子或空穴的热运动速度.cm/stN—号带或价带态密度rm-
E——缺陷激活能,ev
-波尔签光数,I/K：
T—热力学品度，。
发射毕一般表式为：
中华人民共和国电子工业部1994-0411批准1994101实施
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*.P -ATP(AE/+T)
其中，概定9与担度无关，V与摄度TI/相关，N。-与组度/相关。21
原志电弃技术的基本原座是在被测样品（PV结二极管或肖特基势象）上加如围1所示的垂复偏压脉冲，对应于陷阱的电子胶空穴发的将在结上产生一个电容的驰豫过程，成态电容2C随时间：的变化符合下面关系：AC() = AC,exp(-e..μt)
式中：AG是t0时瞬态电容初始值，它同深能浓度直接相关。3]
DLTS法是在图①所示的电客照态上设置率窗，即道过爆克斯卡【Borcar)平均器在两个固足的和时刻对周期性电容信号重复取群平均熟后以么C(）一C(）对温度T的关系作为DLTS谱函数的输出讯号：S(t) = A() - aC(t) =ACoexp(- npt) - exp(- en.n2)把(4)式对微分并求极值，得到峰镇处的射率：e--r-1 = 1t+ft3/(+2 - +1)
同时也能得到谱峰商度：
S,A(1)B-)
式中：月=+/+改变放菌（和）即可通过(2)式由T/em-1/T美系曲线得到滋活能和发射率指数表达式前固了A，由诺峰高度获得深能级报度。以置二报背
精古电
4收器
二报营二端反偏压要复变化时相对应的电容腰参波型图S3/F10482-$4
.1电容计：电容计使用高谢测量信号，其电容测量范图为1~100pF效更大，精度为土2%。仪器销承受+S0V的直流偏玉。能够补偿样品架连接电寄生电容发瘾态电容等。其响应时间应选小于所能测血剑的最小时间常数。仪得应具有在注人脉冲期间大电容的能力。电容计并不要求具有直读功能，世其出必须具有良好的线性度。4.2标准电春：标准电容的值--个应在1一1pF范润，另个应在10.-100pF范围。精度优于0.25%。
4.3脉净没生器：脉冲重复遮率可控，其幅度可由一个偏压（范国至少能在+10～-10V之间可调)变化到另一小偏玉（驱国间前)。开关时闻应迹小于所留测得的量小时问常效，并且脉冲的上冲量和下冲量应低于所用脉冲幅度的1%。1.4博克斯卡(Bozcar)乎购器或等效的器：它存两个独立控解的取样门,敢样时间可调.能够处理电容暖态信号。
4.5派波器：能够同时观案脉冲发生器的输山及电容瞬态。4.6记录仅：能够记录DI.TS信号。4.7拌品架,副温元性能与样品益度一一对应，所测样品温度的销密度为0,2K，准确度为1K。能够以一定的温度变化率逆行扫措.快样品达划所需的温度。根据不同半导体材料，选择合道的测试竭度国。
S样品
本方法要求效粒测的深能级俊下牛导体（如FN结一极管或肖特基二圾管)耗尽区，因此测试样品为PN缺一板智或肖特二授暂，其结电客应利电容计的费盘范州相适应。6电容计权准
用电容计测量标准电容，以确定电容计的指示是否符台技术要求。7量
7.1使用下述方法确定瞬态电容的非指效性7.1.1选择一个合适的率离，如（500s）-1，然品选杯一最列的t2/，的值，如2,5.10,20,50根据下式计弹,2
ty = tlu/)/(t/tr -)
...(8)
7.1.2用计算得出的联样时间按7.3.-7.6条，比较每次得到的峰值温度T..如果T是慎定的，则瞬态是指数形式的，本标准可用；如果t2/t！变化付T…变化则睡念是非指数的，需要用其它方法进行修正。
7.2测量室盘下结电容与反储压的类系，以便研定耗尽中规杂质浓度N.（见8.137.3特样品温度降至所需的量低温度，给样品加假求，设直率窗，2/，的俏应在2--10。7.开始盘度扫描，用-记录仪出健克斯卡（Boxaar)平均器的输出【心（）一心（23-
向温度T的关系曲践，现DLTS谱，S//T 10482—94
7.5改变取样吋间+，和t2，再复7.3～7.4杀的测量至少五次，快有效发射时间常数的变化举少在两个数盘级以上。
7.6粮揭谱图确足策一深能级在不同的率面下峰值益度T，记录峰值高度。7.7俄出阿列伍斯Arhenius山线（见8.2)。7.8计算深能级的微活陷和标准偏差（见8.2.3,8.2.4)。7.9计算深能级炭质浓度(见8.3)。a计算
8.1如果浅杂质浓座是均与的目结为奕变结，按面关系计算漫杂质浓度Np：N,=2(Vn-V)(C/S)/E,
二展管的面积：
Vp——内串压：
V——外加偏压;
心—反偏压下的申容；
N不向型号材料中滤杂压限度，
2。—真空介电常数；
-材料的介电常数。
对佳用下式日算：
Nm=(1.20×10)/s*
式中：安一
二极管前积,cm2；
率温下---曲线算款,(EF)\2-1。对种化像用下式让算：
N, =(1.10 × 10)Sh
B.2做渐（Arrhveniue）兼线，并由此求深能级的撤活能E）8.2.1 做1g(er T) --1/ 的 Arhenius 曲线,(9)
（10)
8.2.2 设X.. 1/,1ge/T)-1g(T\)-1对(t,T)载据点进行线性回归搬合,计算下面等试：
X-Ex/n
T-EY/n
S,=2(x-)
S.,-2(-y)4
S,=EY Yx x)
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S-[S..-(_)*/$,]/-2
m=SS商线料率）
b--mx(裁臣)
s=s$/Skk
B.2.3握撼下式计算择能级的撤括E：E=kmin10==U.19842m(meV)
B.2.4根据下式计算4F的标准偏差SsF：S.-(meV) = 0.19842S.
8.3对于口型或P型村料中影于验避的浓度按下式计算：当 N/N,<0,1时,N:=2NnAC/C-
式中：心——反恢！K时电究：
C—DLIS谱峰高度。
9报告
测试报告应包搭以下内弃：
押品来源及编号：
操作者：
日期：
谢试条件；
快陷度 N,和温度;
每一组患下发射率的激值；
深的级的激活能和标准确差：
其他注明的事项
附加说明，bzxz.net
本标范由再子工业标非化研究所有目。本标准白心子工业部第四十六妍究所负责龄单。本标准主要起单人刘老香.张若思，段哦光。(12)
·(13)
本标准参思采用美国材料与试验协会标准ASTMF97B一9U(半导体中深第级的瞬变息答测试方续)，
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