TCASAS 026-2023 碳化硅少数载流子寿命测定微波光电导衰减法

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29.045T/CASAS026—2023CCS H80/84碳化硅少数载流子寿命测定微波光电导衰减法Test methodfor minority carrier lifetimein siliconcarbide一microwave photoconductivedecay版本VO LOO2023-06-19发布2023-06-19实施第三代半导体产业技术创新战略联盟发布目次前言Ill引言IV范围11规范性引用文件21术语和定义31方法原理41干扰因素53仪器设备63试样74测试环境84测试注意事项94」仪器校准94测量点分布

9.24全片扫描104试验报告114参考文献5本文件按照《标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则》的规定起GB/T L1—20201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专利的责任本文件由北京第三代半导体产业技术创新战略联盟标准化委员会（CASAS）制定发布，版权归CASAS所有，未经许可不得随意复制；其他机构采用本文件的技术内容制定标准需经允许；任何CASAS CASAS单位或个人引用本文件的内容需指明本文件的标准号本文件主要起草单位山东大学、广州南砂晶圆半导体技术有限公司、瀚天天成电子科技（厦门）有限公司、广东天域半导体股份有限公司、泰科天润半导体科技（北京）有限公司、杭州海乾半导体有限公司、安徽长飞先进半导体有限公司、中国科学院半导体研究所、中电化合物半导体有限公司、北京第三代半导体产业技术创新战略联盟本文件主要起草人杨祥龙、崔溪心、彭燕、徐现刚、来玲玲、于国建、冯澄、丁雄杰、秋琪、林云昊、赵海明、钮应喜、金向军、徐瑞鹏引言碳化硅中的非平衡少数载流子寿命是碳化硅的一个基本特性参数，它的长短将直接影响到依靠少数载流子来工作的半导体器件的性能，对双极型器件和结光电子等器件的电流增益、正向压降和开关速度p-n起着决定性作用因此，半导体中少数载流子寿命的测量一直受到广泛的重视目前我国以微波光电导法测定碳化硅少数载流子寿命的标准属于空白领域，本文件的制定对第三代半导体材料的特征参数评价及产业应用具有较强的积极作用碳化硅少数载流子寿命测定微波光电导衰减法范围1本文件描述了用微波光电导法测定碳化硅少数载流子寿命的方法本文件适用于少数载流子寿命为卬的碳化硅晶片的寿命测定及质量评价20ns〜200规范性引用文件2下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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半导体材料术语GB/T14264术语和定义3中界定的以及下列术语和定义适用于本文件GB/T

142643.1少数载流子寿命minoritycarrierlifetimeIS半导体材料中非平衡载流子因复合其浓度降为的时间1/e方法原理4光电导是对非平衡载流子数量的直接测量，并且该方法已被用作硅中载流子寿命测量的标准技术Si用于测量的电磁波通常使用微波，这种方法称为微波光电导衰减⑺PCD测量本文件采用微波光电导衰减法，对碳化硅晶片的少子寿命进pPCD-microwave photoconductivitydecay行快速、无接触、无损伤测量本文件使用特定波长的激光激发碳化硅晶片产生电子-空穴对，导349nm致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间呈指数衰减，这一趋势间接反映了非平衡少数截流子数量的衰减趋势样品复合中心样品图微波光电导法工作原理示意图1由于微波信号的变化量正比于电导率的变化量，从而可以通过探测微波反射信号来探测电导率的变化，得到样品的载流子寿命图为微波光电导法工作原理示意图测得的少数载流子寿命可由下式表不

111.1-=-----------+------------丁丁SRH Mother式中:-为样品测得的有效少数载流子寿命；为由复合中心控制的寿命；SRHTSRH-为由其他复合过程控制的载流子寿命，例如表面复合、衬底中的复合、俄歇复合和扩展缺Tother陷的复合采用微波光电导设备（激光波长频率）测试碳化硅外延晶圆的少数载流子寿命，其中349nm,26GHz碳化硅衬底厚度为350pm、外延层厚度为40pm,掺杂浓度为2X10Plem其少数载流子寿命的扫描结果如图所示2图碳化硅外延晶圆少数载流子寿命扫描图，硅面朝上2干扰因素样品的表面状况以及如何处理样品会影响测试结果，应确保样品表面清洁551温度会对测试产生影响，建议测试温度控制在对于电子级材料的测试宜控制到更窄范围5218℃~25℃,样品太薄（总厚度小于）时，会因为额外载流子的产生导致衰减曲线变形，因此该方法不适于厚53100pm度小于的薄样品测试100pm碳化硅外延厚度小于时，激光将穿透至碳化硅衬底片，测试结果受到碳化硅衬底非平衡载流子5430txm信号影响仪器设备6本文件所用的口测试系统需要有激光器、微波产生器、微波探测器和信号采样分析系统等几部-PCD分，如图所示3信号采样分析系统图微波光电导法系统示意图37试样通常，样品厚度为100/m~l000^m,被测样品的室温电阻率在

0.1Q・cm~l000C・cm之间，试样表面应无大面积缺陷，并确保样品表面清洁测试环境8测试环境如下a）实验室温度18℃~25℃；）相对湿度＜b75%）洁净度级c IS04测试注意事项9仪器校准91仪器校准应至少包括以下内容——标准片对设备进行校准；——校准频率设备平均个月校准一次；3——允许的误差范围平均值的分布（）％以内3a V±l1测量点分布9测量的区域为（口寸）（口寸）去除边缘后的区域，（口寸）100mm4〜152mm63mm200nlm8〜（口寸）去除边缘后的区域300nmi125nmi全片扫描10英寸的碳化硅晶片测试点间距选择不少于片碳化硅晶片测试少数载流子寿命，耍求本方法测量4723碳化硅少数载流子寿命的准确性＜重复性个标准方差5%,1V2%试验报告11试验报告应至少包括以下内容）测试日期；a）测试样品名称，样品编号；b）少数载流子寿命平均值、最大值、最小值、不均匀性;c）测试结果输出图；d）测试人员e参考文献硅和倍体内少数载流子寿命测定光电导衰减法

[1]GB/T1553—2009硅片和硅锭载流子复合寿命的测试非接触微波反射光电导衰减法

[2]GB/T26068—2018©第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）。