汞CV法测外延电阻率的简单介绍

1、l收集资料l了解影响外延层质量的各种参数外延层生长速率电阻率及均匀度 srp，变流量吹扫工艺汞cv 平整度和晶格缺陷defect 厚度及均匀度 (ftir)l了解控制外延层质量的各种监控原理l总结汞探针cv测试仪是利用肖特基势垒电容的c-v特性来测试n型重掺衬底上n型硅外延层掺杂浓度即电阻率的测试方法四探针测试法cv电容电压法 srp扩展电阻测量法外延/衬底p/n或n/pp/p+或n/n+无限制便捷度可直接测试测试片表面处理需20分钟需磨角，耗时较多破坏性非破坏非破坏破坏用电容一电压(c-v)法测量外延层掺杂浓度和电阻率，就是在测试时，汞探针与硅片表面相接触，形成一个金属一半导体结构的肖特基结

2、。汞探针和n型硅外延层相接触时，在n型硅外延层一侧形成势垒。在汞金属和硅外延层之间加一直流反向偏压时，肖特基势垒宽度向外延层中扩展。如果在直流偏压上叠加一个高频小信号电压，其势垒电容随外加电压的变化而变化，可起到电容的作用。通过电容一电压变化关系，便可找到金属一半导体肖特基势垒在硅外延层一侧的掺杂浓度分布。有时为了防止漏电导致测试不出结果，会在金属一半导体接触面生长一层薄氧化层。氧化层厚度必须很薄，以至于mos电容cox远大于肖特基势垒电容cd时，以上模型中的mos电容可以忽略不计。原理与测试方法原理与测试方法只要测得c，dc/d和a，便可由上面两式计算得到势垒扩展宽度x处的n(x)u背面接触

3、电阻是否足够小u汞探针金属与硅半导体之间的肖特基接触是否良好？是否存在漏电？u在金半接触面上为防止漏电而生长的薄氧化层的厚度变化影响u测试硬件系统的杂散电容的影响u硅表面的沾污与微缺陷的影响干扰因素：干扰因素：测试样片的表面处理过程补偿电容的校准有效汞点面积的校准测试样片的表面处理过程:用hf：去离子水(1：01：10)处理30 s，用去离子水冲10 min。对p型片，直接测量，或在120士10c烘烤30 min。对n型片，在70一90 c的双氧水：去离子水(l：11：5)中煮10 min。用去离子水冲10 min，甩干或用氮气吹干。cv汞探针测试片的表面处理流程：用hf：去离子水=1：1浸泡

4、2分钟，用去离子水冲洗干净对n型片，在规定比例的cro3溶液中浸泡10分钟用去离子水冲洗干净，甩干或用氮气吹干暂未规定cro3溶液的使用有效期限和更换时间。只要未发生溶液槽故障和测试不良等情况下，一般不必更换cro3溶液，可以一直使用。决定汞探针决定汞探针cv测试系统的准确性与稳定性的因素测试系统的准确性与稳定性的因素使用90c双氧水进行浸泡重掺as衬底生长的n型外延片的方式来生长薄氧化层表面处理的方法对于外延层浓度较小电阻率较大(2.0 .cm)的产品来说，电阻率测试结果正常，相位角在88以上且基本上所有测试点都能稳定；但对于外延层浓度较大电阻率较小( 1.0 .cm)的产品来说；测试结果不

5、稳定可信：相位角小于80且混乱无规律。(90c，有漏电流，或有串联电阻；=90c，是纯电容。相位角在88以上，表明可以忽略漏电和串联电阻影响；如果相位角偏低至85以下，则测试结果有较大偏差，需重新考虑测试片的表面处理情况。)工艺改动原因工艺改动原因使用cro3溶液来替代双氧水原因与好处：cro3溶液的氧化能力比双氧水强，故使用cro3溶液来对测试片进行表面处理时，不需要给溶液加温，不需要加热装置。 cro3不具有挥发性，更换周期一般可达一个月，节约了时间和成本。饱和cro3溶液可提高cro3溶液的氧化能力，提高氧化效率。将cro3固体粉末与水的勾兑比例控制在500克cro3固体：500ml水。

6、实验证明，当cro3溶液浓度变的非常淡的时，浸泡出来的测试片总会出现测试报警或者相位角不高的情况。若将测试片经hf漂干净以后，经过去离子水冲洗干净，再吹干或甩干，再放在cro3常温饱和溶液中浸泡15分钟进行氧化层生长。最后结果表明：外延电阻率从0.35.0.cm范围的外延测试片，都能够在汞探针cv测试仪上顺利测试出稳定的电阻率结果，其相位角可以达到86以上以及88以上。使用cro3溶液的缺点：金属cr是限制类重金属沾污源，需单独妥善处理排放的废液。cro3溶液槽的安放地点必须与净化室隔绝，其测试人员和测试盒的往来传递等均需严格控制。为防止金属cr和金属hg的沾污，本测试片在测试结束后均收集起来

7、做报废处理。为节约成本，采用相应的清洗工艺对汞探针测试过的片子进行清洗处理之后仍可当作生产片流片。补偿电容的校准：测试补偿电容用片：浓度小于1x1014 cm-3，电压应用范围内纵向浓度分布的偏差2%的硅片。将此硅片置于测试台上，并形成可靠的测试接触。设定一大概的补偿电容值，(如未知，则设为0)开始测试载流子浓度，并观察测试曲线的斜率。如斜率为正，按0.1 pf的步进逐步增大补偿电容值，直至斜率第一次为负后再按0.02 pf的步进逐步减小补偿电容值，直至斜率刚好有改变的现象，此时得到系统的补偿电容。如斜率为负值，按0.02 pf的步进减小补偿电容，直至斜率第一次为正后再按0.1 pf的步进逐步

8、增大补偿电容值，直至斜率刚好有改变的现象。此时得到系统的补偿电容。标准电容器的校准：标准电容器的校准结果好坏，是由测试设备本身硬件所决定的，一般设备里的标准电容器不易损坏，且一旦损坏，很容易通过硬件检查出。补偿电容ccomp的校准：补偿电容ccomp以及有效汞点接触面积aeff，是由工艺工程师根据校准片的实际测试结果中的掺杂浓度曲线和电阻率标准值来进行设定的，具有一定的可变性，容易受外界条件影响，故这两个参数的设定，直接影响到生产过程中测试数据的稳定性，要作为重点讨论的对象。国家测试标准中定义了补偿电容ccomp值的校准方法，是以校准片纵深的掺杂浓度曲线的斜率是否调整到水平为调整依据。汞探针汞

9、探针cv测试仪的电容校准过程：测试仪的电容校准过程：右3图所示是在同一校准片上采用大小不同的补偿电容ccomp设定值所测试出的外延层纵深掺杂浓度曲线，其横坐标是耗尽层深度，单位um，纵坐标是掺杂浓度的对数坐标。可以看到，当补偿电容ccomp增大时，浓度曲线的斜率会向负值方向倾斜；反之，当补偿电容ccomp减小时，浓度曲线的斜率会向正值方向倾斜。我们可以根据该校准片的掺杂浓度曲线的斜率，不断地调整补偿电容值，使该校准片的浓度曲线尽量趋于平行，斜率尽量趋于0，当浓度曲线斜率趋于0的时候的补偿电容值，就是该校准片在最终测试程序里需要确定下来的补偿电容ccomp值。补偿电容补偿电容ccomp的校准的校

10、准有效汞点接触面积有效汞点接触面积aeff的校准的校准已知装汞毛细管直径,由下式计算得到汞探针的标定接触面积(nref)k第k个校准片的标定浓度，单位为每立方 厘米(cm-3)；(nvg)k第k个校准片的测量浓度，单位为每立方 厘米(cm-3)； a汞探针管的标定面积，单位为平方厘米(cm2)；(aeff)k由第k个校准片的测量值计算得到的有效接触面积，单位为平方厘米(cm2)将(aeff)k取平均值得到汞探针的接触面积aeff。将取得的aeff载入测试程序测量各校准片，其平均载流子浓度偏差应在2%之内。如超过，则对校准片重新进行表面处理，取得aeff值。式中：a汞探针管的标定面积，cm2 d

11、汞探针管的标定直径，mm 当一台cv汞探针测试仪刚开始建立测试系统时，或者有新工艺新产品需要建立新的cv测试程序时，或者cv测试仪遇到如漏汞需要更换等设备故障时，都需要对一片或者几片已知电阻率值的校准片，做测试设备的校准。校准好的cv测试仪，如果再次测试该校准片的电阻率值与其标称的电阻率结果相当，则该设备校准合格，可以正常使用；如果测试该校准片的电阻率值与其标称的电阻率结果有偏差，则该测试系统在测试其它生产片时可能产生偏差。改变和决定汞探针cv测试仪测试出的电阻率值大小的参数：补偿电容ccomp和有效汞点面积aeff，并且电阻率值与这两个参数基本上是正比的关系。补偿电容ccomp的值，已经由校准片的纵深掺杂浓度曲线的斜率所确定了，线不变，补偿电容ccomp也不会更改。剩下的可更改的参数，就只有有效汞点面积aeff值。由有效汞点面积aeff的大小，来决定测试校准片的电阻率值，使校准片实际测试出的电阻率值与其标称值相等。