利用汞探针测量硅片的掺杂浓度

C-V测试方法（利用汞探针测量硅片的掺杂浓度） 一、实验目的

1．熟悉水银探针测量系统和C -V 测试仪。

2．掌握水银探针测量半导体样品掺杂浓度的原理和方法。

二、实验设备及其在本实验中的作用

设备名称 C-V测试仪器 型号 E4980A 用途 测量肖特基结的C-V特性 三、实验原理

讨论晶体管的C -V 特性，主要计算集电结的势垒电容随电压变化的情况、根据测量出的数据，

221C~V1C~V得到两个波形图，其中一个是C -V 特性曲线，另外一个则是 曲线。由试验作出的

关系曲线是一直线，根据公式；

12VDV2A2r0qNBCT

可以推出公式：

d(1)22CTdVA2r0qNB

直线

从该直线的斜率可求得掺杂浓度NB ，由的截距求得接触电势差

VD。

传统上在测量C-V高频曲线时是采用正弦信号测量电容法，然而，此测量方法极容易受到硅片背面接触串联电阻及晶片之间电阻的影响，进而导致测量上的误差。由此可以看出，水银探针仍然采用精确的测量法来测量C -V 特性曲线。如此可以有效地降低旁路电阻所造成的干扰。本课题所使用的水银探针（LEI 2017B 型水银探针）是靠真空泵连接水银探针供应水银的两个小瓶子，通过抽取空气形成瓶子内外的压力差把水银顶出，接触到待测的半导体样品，从而形成肖特基接触。这里需要注意的是，装有水银的瓶子有两个，他们都需要接触到样品才能形成被测肖特基接触。两个瓶子顶出的水银柱的面积一大一小，形成“背靠背”的肖特基二极管，可以认为是两个可变电容的串联。主要影响被测样品电容的是小水银柱和被测样品形成的肖特基接触。结合公式1C1C11C2〔C1表示小水银柱和被测样品形成的肖特基电容值；C2 表示大水银柱和被测样品形成的肖特基电容值〕C1C2 所以主要影响C 值的是C1。 注意：水银是有毒的化学物质，最好是在空气流通的地方使用。水银收集器的作用是为了不让水银溅出伤害到人的皮肤。还是要说明一下，用过的水银要及时回收。

四、实验步骤

步骤1.打开真空泵等实验工具

1 / 2

步骤2.逆时针旋转把手使气压为10 Pa

步骤3.点击E4980A 的 (Dc Bias)键，使Dc Bias灯亮起 步骤4.点击（Means Setup）使VDC IDC处于 on的状态

步骤5.选择并调节上一步菜单下的BIAS 从-10V到10V 步长为1V 步骤6.按Display 分别看每个电压对应的Cp并记录数据

五、实验数据的记录

实验数据记录表格：

Bias(v)

-10

-9

-8

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 D 0.094 0.087 0.084 0.084 0.09 0.1021 0.1281 0.1824 0.3530 0.9901 1/Cp^2 (1/ F^2) 2.75498E+21 2.4821E+21 2.1996E+21 1.90957E+21 1.60565E+21 1.30593E+21 1.00119E+21 7.019E+20 4.23395E+20 1.16763E+20 六、实验数据处理

14已知：1、真空介电常数08.85410F / cm=

2、

q1.61019 C；d1=0.5mm d2=4mm, 结合公式1C1C11C2，C1C2 所以主要影

响C 值的是C1,取d= d1=0.5mm,面积A=

3、Si 的介电常数为11.9 。 4、由实验数据线性拟合的图如下:

3E+212.5E+212E+211.5E+211E+215E+20y = -3E+20x -2E+200-10-50===1.9625*

系列1线性(系列1)-15

2 / 2