国家标准计划《硅和锗体内少数载流子寿命的测定 光电导衰减法》由 TC203(全国半导体设备和材料标准化技术委员会)归口,TC203SC2(全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会)执行 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 有研半导体材料有限公司 、广州昆德科技有限公司 、中国计量科学研究院 、青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分公司 。
| 77 冶金 |
| 77.040 金属材料试验 |
半导体材料中的杂质沾污始终是行业面临的最大问题,也是影响材料质量最重要的问题,金属杂质在半导体中的含量直接影响后续器件的成品率、器件的性能,甚至直接导致器件的报废。
但是,半导体材料尤其是硅和锗中的杂质含量都不高,特别是其中的金属杂质,基本上都要求小于ppb水平,测试难度很大。
因此测试单晶棒或单晶片中少数载流子寿命来评价硅、锗中的金属沾污水平,一直是半导体材料测试中的重要方法,也是硅、锗单晶的基础技术指标之一。
半导体材料的非平衡载流子寿命是与半导体材料中的金属含量、晶体结构完整性直接有关的物理量,因为半导体硅、锗中的重金属杂质都是深能级杂质,这些杂质往往有两种不同的带电状态,这使得它们无论是对电子还是空穴都有一定的俘获能力,并起到复合中心的作用,因此,当半导体中依靠光激发或电注入等方法产生非平衡载流子时,这些深能级的复合中心起到了主要的复合作用,半导体材料中的重金属杂质复合中心越多,非平衡载流子的复合衰减速率就越快,寿命也就越短。
本标准中规定的光电导衰减法自上世纪60年代就用于测试硅、锗单晶中的少数载流子寿命,进而评价单晶质量,目前在国内外硅、锗半导体材料企业中仍然普遍使用。
之前涉及寿命测试的标准不多,本标准是一个常规测试方法。
而随着太阳能电池等低电阻率产品的普遍使用,为了提高信噪比,发展了中注入水平甚至是高注入水平的寿命测试方法。
目前,业内对这些方法的适用范围和相互之间的差异,甚至是对少数载流子寿命的概念非常模糊。
GB/T 1553-2009的应用存在了模糊地带,继续修订该标准以严格界定这些方法的区别和适用范围。
本次修订内容: 1. 除保留本方法中的直流光电导测试方法之外,将附录中国内厂家普遍使用的高频光电导方法移至正文中。 2. 修订少数载流子寿命的测试条件,明确使用本方法测试少数载流子寿命时必须满足小注入的条件。 3. 修订测试样品的要求。 4. 增加高频光电导法测试少数载流子寿命的干扰因素。 5. 开展巡回测试,得出直流光电导和高频光电导方法的精密度。 6. 参照SEMI MF28-0317,结合测试经验,对原标准内容进行进一步完善。