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半導體電學測量

    為了滿足各種半導體器件的需要,必需對材料的電學參數進行測量,這些參數一般為電 阻率、載流子濃度、導電類型、遷移率、壽命及載流子濃度分布等。測量方法有四探針 、三探針、擴展電阻、C-V法及Hall測量等。

     對于半導體材料的電阻率,一般采用四探針、三探針和擴展電阻。

     四探針法是經常采用的一種,原理簡單,數據處理簡便。測量范圍為10-3-104 防 米, 能分辨毫米級材料的均勻性,適用于測量半導體材料、異型層、外延材料及擴散層、離 子注入層的電阻率,并能夠提供一個迅速的、不破壞的、較準確的測量。

    采用四探針法測量相同導電類型、低阻襯底的外延層材料的電阻率時,由于流經材料的 電流會在低阻襯底中短路,因此得到的是襯底與外延層電阻率并聯的綜合結果。這時, 需要采用三探針法、擴展電阻法等。

    三探針法是利用金屬探針與半導體材料接觸處的反向電流-電壓特性、測定擊穿時的電壓 來獲得材料電阻率的知識的。

    C-V法利用PN結或肖特基勢壘在反向偏壓時的電容特性,可以獲得材料中雜質濃度及其分布的 信息,這類測量稱為C-V測量技術。這種測量可以提供材料截面均勻性及縱向雜質濃度分 布的信息,因此比四探針、三探針等具有更大的優點。雖然擴展電阻也能測量縱向分布 ,但它需將樣品進行磨角。但是C-V法既可以測量同型低阻襯底上外延材料的分布,也可測量高阻襯底用異型層的外延材料的分布。

    Hall測量在半導體材料測量中,霍爾效應有著廣泛的應用。用它來研究半導體材料導電過程或輸 運現象。可提供材料的導電類型、載流子濃度、雜質電離能(包括深、淺能級雜質)、 禁帶寬度、遷移率及雜質補償度等信息。

   
   
 

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