YS/T 679-2018 非本征半导体中少数载流子扩散长度的测试 表面光电压法

ICS77.040
H21 YS
中华人民共和国有色金属行业标准
YS/T679—2018代替YS/T679-2008
非本征半导体中少数载流子扩散
长度的测试表面光电压法

Test methods for minority carrier diffusion length in extrinsic semiconductors-Surface photovoltage method
2018-10-22发布 2019-04-01实施
中华人民共和国工业和信息化部 发布

1范围
本标准规定了非本征半导体材料中少数载流子扩散长度的测试方法，包含稳态光电压法、恒定光通量法和数字示波器记录法。
本标准适用于非本征半导体材料，如硅单晶片或相同导电类型重掺衬底上沉积的、已知电阻率的同质外延层中的少数载流子扩散长度的测试，测试样品（外延层）的厚度大于扩散长度的4倍。本标准可测试样品的电阻率和载流子寿命的极限尚未确定，但已对电阻率0.12·cm~50·cm、载流子寿命短至2s的P型和N型硅样品进行了测试。本标准还可通过测试扩散长度后计算出硅中的铁含量，具体见附录A。
本标准也可用于测试其他半导体材料，如砷化镓样品（需同时调整相应的光照波长（能量）范围和样品制备工艺)等的有效扩散长度，评价晶粒间界垂直于表面的多晶硅样品中的有效扩散长度，还可用于测试硅片洁净区宽度，以及太阳能电池和其他光学器件的有效扩散长度。
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，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T1551硅单晶电阻率测定方法
GB/T1553硅和错体内少数载流子寿命测定光电导衰减法
GB/T6616半导体硅片电阻率及硅薄膜薄层电阻测试方法非接触涡流法
GB/T6618硅片厚度和总厚度变化测试方法
GB/T6624硅抛光片表面质量目测检验方法
GB/T11446.1一2013电子级水
GB/T14264半导体材料术语
GB/T14847重掺杂衬底上轻掺杂硅外延层厚度的红外反射测量方法

SEMI MF391-0310非本征半导体中少数载流子扩散长度的稳态表面光电压测试方法(Test meth-
ods for minority carrier diffusion dength in extrinsic semiconductors by measurement of steady-state
surface photovoltage)
3术语和定义
GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
表面光电压SPV surface photovoltage
半导体材料样品中由于外界脉冲或者光照激发产生电子空穴对并扩散到表面，由耗尽区电场将其分离，进而在样品表面产生的电压。
3.2
扩散长度Lp diffusion length
由外界引起的非平衡少数载流子从产生到被复合掉的时间里，少数载流子从样品表面向体内扩散的
平均深度。理想的扩散长度仅是样品体内复合的函数，与表面复合无关。
3.3
有效扩散长度Lo effective diffusion length
由于各种原因造成测试结果偏离理想的扩散长度L时，实际测试得到的扩散长度。例如测试很薄
的晶片或外延层、表面存在P结或高低结的样品、砷化镓等其他半导体材料或硅片洁净区宽度等情况
时，得到的为有效扩散长度。
4方法原理
4.1总则
本方法建立在测量表面光电压的基础上，而表面光电压作为入射光波长（能量）的函数。本标准包括
3种非破坏性的测试方法，即方法1一稳态表面光电压法(CMSPV);方法2——恒定光通量法
(LPVCPF)或称线性光电压法；方法3—一数字示波器记录法(DOR)。
4.2方法1稳态表面光电压法
4.2.1用能量稍大于半导体样品禁带宽度的斩波单色光照射样品表面，产生电子空穴对，由耗尽区电场
将其分离并扩散到样品的表面，产生SPV。耗尽区可以由表面态、表面势垒、P-N结或液态结形成。
4.2.2SPV信号被电容耦合或直接连接到锁相放大器中进行放大与测量。
4.2.3对所有光照能量范围调节光强度得到相同的SPV值。
4.2.4对每一选择能量，由光强对能量吸收系数的倒数作图。将所得直线外推到零光强处，其负的截距
值就是有效扩散长度。

投稿会员：芳华