SJ_T 11499-2015碳化硅单晶电学性能的测试方法.pdf

ICS 29. 045H 83SJ备案号：50556-2015中华人民共和国电子行业标准SJ/T 11499—2015碳化硅单晶电学性能的测试方法Test method for measuring electrical properties of monocrystalline silicon carbide2015－10－01实施2015- 04- 30 发布发布中华人民共和国工业和信息化部 SJ/T 114992015創言前本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）归口。本标准起草单位：中国电子科技集团公司第四十六研究所、工业和信息化部电子工业标准化研究院。本标准主要起草人：丁丽、郑庆瑜、蔺娴、何秀坤、冯亚彬、裴会川。!::囍5 SJ/T 11499—2015碳化硅单晶电学性能的测试方法1范围本标准规定了碳化硅晶体材料导电类型、电阻率、迁移率、载流子浓度的测试方法。本标准适用于在(-263.15～426.85)℃温度范围内，电阻率在1×105Q2-cm以下、晶型为6H和4H的碳化硅单晶的电学性能测试。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注白期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用标准，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T14264，半导体材料术语GB/T30867-—2014碳化硅单晶片厚度和总厚度变化测试方法家 术语和定义3GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件。鑫4　方法原理本发港碳化硅单晶材料的电学参数测试采用范德堡法。对于在意形状、厚度均匀的碳化硅单晶薄片样品，在样品四周做四个欧姆接触电极A、B、C、D，典型的范德堡样品及电极位置见图1。分别在零磁场和磁场下测量样品的电流和电压，由公式（1）和公式（2）计算可得到碳化硅单晶电阻率和霍尔系数。利用霍尔系数的符号可判断材料的导电类型。将电阻率、霍尔系数代入公式（3）可计算得到碳化硅单晶的霍尔迁移率。( Vpc.VecTt,(1)21n2ABt,VH×10*(2)RHIB[Rul(3)unp式中:电阻率，2.cm;p霍尔系数，cm²/C;RH霍尔迁移率，cm²V-s;μH样品厚度，cm;ts1 SJ/T 11499—-2015VH霍尔电压，V;Vpc~ VBc分别为在DC、BC电极间测得的电压，V;IAB、 IAD分别为AB、AD电极间通过的电流，A；B垂直于样品的磁通量，T;f范德堡修正因子，见附录A。z/qW9090 B0C/2(a) 图形(b）四叶形(c）方形(d）矩形图1典型范德堡样品及电极位置5干扰因素5.1由于碳化硅半导体材料的电学参数为温度的函数，因此在进行高温测量时，样品温度在测量过程中应保持恒定，以减少由于温度起伏造成的测量误差。5.2为避免外界干扰，样品室等装置应注意屏蔽，测量系统的连接电缆应尽量短。此外，样品架及相关部件要有良好的绝缘特性，避免漏电的发生。5.3利用蒸发、溅射等技术制备的样品电极通常在样品表面，因此在不影响电极引线正常引出的情况下，电极的尺寸应尽量小且靠近边缘。为使f因子接近1，应在样品对称的位置上制备电极，否则测量结果将偏离真值。5.4在保证测量有足够信噪比的前提下，测量电流应尽量小，通常样品上的外加电场应小于1V/cm，以避免注入现象的发生。6仪器设备6.1制样设备6.1.1蒸发台或溅射台用于制备金属膜，真空度应优于103Pa。6.1.2合金炉用于电极烧结，使金属膜与样品之间形成良好的欧姆接触。合金炉腔内环境应为真空状态或充保护气体。若合金炉腔内为真空状态，则真空度应优于10Pa。6.2几何尺寸测量工具分度值为0.02mm的外径千分尺或精度相当的其他测量工具。2 SJ/T 11499—20156.3霍尔测试系统6.3.1恒流源为样品提供电流，其电流稳定度应优于土0.5%。6.3.2电压表用于测量样品电压，测量精度应优于士0.5%，电压表的输入阻抗应为被测样品阻抗的103倍以上。6.3.3磁铁磁通密度范围在（0.2～1.0）T以内，在样品所处范围内磁通密度均匀性应优于土1%6.3.4开关矩阵用于改变样品中电流方向和测量相对应电极的电压，开关矩阵应具有良好的绝缘性和可靠性。6.4低温样品室6.4.1低温样品室，温度在(-263.15～26.85）℃范围内应连续可调，控温精度应优于±1℃。6.4.2低温测量装置，应靠近被测样品，测温精度优于土1℃。6.5高温样品室6.5.1高温样品室，温度在(26.85～426.85）℃范围内应连续可调，控温精度应优于土1℃。6.5.2高温测量装置，应尽量靠近被测样品，测温精度应优于±1℃