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半绝缘SiC单晶材料的电学参数测试研究

作　者: 秦涛
导　师: 何秀坤
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 材料学
关键词: SiC 半绝缘电阻率测试 COREMA
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文介绍了半绝缘半导体SiC材料的一些性质,对SiC材料的制备方法进行了一些简单的介绍。重点研究了其电学参数的测试方法:霍尔测试法和COREMA测试法。传统的霍尔测试法主要是利用范得堡结构进行高温测试,通过测试获得了SiC单晶材料电学参数和温度特性的一些关系。COREMA即非接触电阻率面分布测试法,已经被广泛应用于半绝缘半导体测试中,主要用于高阻测量,具有操作快速、无破坏性,测量时无需样品处理、制备,测量晶片尺寸可达200mm,具有高分辨率图示,适用于晶圆生产和工艺开发等优点。通过对COREMA测试法用途及原理的介绍,并用COREMA测试法对电阻率、电子迁移率、电阻率和温度的关系进行了测试研究。通过比较,可以很清楚的知道此方法在成本、速度、无损伤、可重复性及横向分辨率方法都优于传统方法。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 研究背景及其发展过程  7-9
    1.1.1 研究背景  7-8
    1.1.2 发展进程  8-9
  1.2 国内外研究现状及应用前景  9-10
  1.3 论文结构  10-11
第二章 SiC 材料概述  11-19
  2.1 SiC 晶体结构  11-12
  2.2 SiC 材料性质  12-15
    2.2.1 SiC 的电学性质  12-14
    2.2.2 碳化硅材料的光学性质  14-15
  2.3 SiC 材料中的缺陷  15-16
    2.3.1 SiC 单晶中主要的缺陷及形成原因  15-16
    2.3.2 SiC 单晶的缺陷分析技术  16
  2.4 SiC 材料的应用  16-19
第三章半绝缘碳化硅单晶材料的制备方法  19-25
  3.1 SiC 材料的单晶生长  19-22
    3.1.1 Acheson 法  19-20
    3.1.2 Lely 法  20
    3.1.3 籽晶升华法  20-21
    3.1.4 外延生长法  21-22
  3.2 半绝缘SiC 单晶材料的制备方法  22-23
  3.3 晶体生长中的主要缺陷  23-25
    3.3.1 微管道  23-24
    3.3.2 多晶形问题  24-25
第四章半绝缘SiC 单晶电学特性的常规测试及分析  25-41
  4.1 半导体微区测试方法的研究  25-31
    4.1.1 无接触法  26
    4.1.2 接触测量法  26-28
    4.1.3 微区电阻测试结果的表示方法  28-29
    4.1.4 微区薄层电阻测量所用方法  29-30
    4.1.5 微区测试的新进展  30-31
  4.2 霍尔测试原理与方法  31-33
    4.2.1 测试电路  31
    4.2.2 测试原理  31-33
      4.2.2.1 霍尔效应原理  32
      4.2.2.2 载流子浓度  32
      4.2.2.3 电阻率和迁移率  32-33
  4.3 霍尔测试法  33-36
    4.3.1 实验材料及设备  33-34
    4.3.2 样品表面预处理  34
    4.3.3 欧姆接触制备工艺  34-35
    4.3.4 I-V 测试  35-36
  4.4 碳化硅单晶载流子浓度的研究  36-38
  4.5 碳化硅单晶电阻率的研究  38-41
    4.5.1 光照条件和电阻率的关系实验  38-39
    4.5.2 电阻率和温度的关系  39-40
    4.5.3 电阻率的不均匀性  40-41
第五章非接触电阻率面分布(COREMA)测试研究  41-65
  5.1 COREMA 测试技术  41-46
    5.1.1 COREMA 的特点及主要用途  41
    5.1.2 COREMA 的测试结构  41-42
    5.1.3 COREMA 的用途及其原理  42-46
      5.1.3.1 电阻测量  42-44
      5.1.3.2 测迁移率  44-45
      5.1.3.3 测量fermi 能级  45-46
  5.2 COREMA 设备信息介绍  46-48
    5.2.1 COREMA - WT (Wafer Topography)（晶片照片）  46-47
    5.2.2 COREMA-RM(Resistivity, Mobility)（电阻，迁移率）  47
    5.2.3 COREMA-VT（Variable Temperature）（温度的变化）  47-48
  5.3 无损测量半绝缘碳化硅电阻率分布形貌图研究  48-53
    5.3.1 晶体生长工艺  48-49
    5.3.2 碳化硅晶体的化学分析  49-50
    5.3.3 电阻率分布形貌图绘制及电阻率分布  50-52
    5.3.4 结果分析  52-53
  5.4 半绝缘砷化镓、碳化硅晶片电子迁移率的无接触测量  53-58
    5.4.1 引言  53-54
    5.4.2 实验步骤  54-56
    5.4.3 结果讨论及展望  56-58
  5.5 电阻率和温度的关系探讨  58-65
第六章总结与展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-72
研究成果  72-73

半绝缘SiC单晶材料的电学参数测试研究

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