GB T 17170-1997 非掺杂半绝缘砷化镓单晶深能级EL2浓度红外吸收测试方法.pdf

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1、GBjT 17170一1997前言目前没有查阅到半绝缘碑化嫁深能级EL2t世度红外吸收测试方法的国际标准和国外先进标准e半绝缘碑化嫁EL2浓度红外吸收测试方法曾制定了电于部行业标准SJ3219.4-890原标准测量时，要求试样厚度范围为2mm，1mm，试样表面要求进行双面抛光。由于半导体工艺过科所使用的二十绝缘硝化嫁晶片厚度为O.5mm左右，故原标准规定的试样厚度已平能满足实际需要。本标准的制定，打充了原电子部标准SJ3249. 4-89的内容，增加了半绝缘硝化镣薄片EL2浓度测量，解决f薄片试样微区分析的测量技术。本标准的制定具有很好的实用性。本标准从1998年8月1日起实施。本标准由中国有

2、色金属工业总公司提出。本标准由中国有色金属工业总公司标准tl量研究所归口。本标准由电子工业部第四十六研究所负责起草。本标准主要起草人:李光平、汝琼娜、李静、段曙光、何秀坤。本标准于1997年12月首次发布。本标准实施之日起J反电子部行业标准SJ3249. 4 .89作废。R日中华人民共和国国家标准非掺杂半绝缘呻化镜单晶深能级EL2度红外吸收测试方法GB/T 17170 1997 1 范围Test method for deep level EL2 concentration of undoped semi-insulating monocrystal gallium arsenide by m

3、easnrement infrared absorption method 本标准规定了非掺杂半绝缘碑化镇单品及其晶片深能级EL2浓度红外吸收测试方法3本标准适用于电阻率大于10(1 cm的非掺杂半绝缘呻化嫁单品及其品月探能级EL2浓度的测定。本标准不适用于掺锚半绝缘碑化嫁试样l5t1能级EL2浓度测定n2 方法原理非掺杂半绝缘碑化像中EL2浓度深电子陷阱的红外吸收系数与EL2浓度具有对应关系，测量1. 097 2m处的红外吸收系数并由经验校准公式可计算出EL2浓度(红外吸收系数与日之浓度的关系详见附录A)。3 测量仪器3. 1 分光光度计:能在0.8m2.5m范围扫描且零线吸光度起伏不大于土

4、o.002 , 3. 2 样品架:具有可调功能，对于厚度为2mm-4mm的试样，使用光栏孔径为lmmX6mm的样品架;对于厚度为o.4mm0. 6mm的试样，使用光中吃孔径为(0.3. 5)mmX6mm的可调样品架P3. 3 厚度测量仪:精度为10ffio4 试样制备4. 1 厚度为2mm-4mm的试样，研磨后双面抛光，使两表团呈成学镜面。4.2 厚度为O.4mm.-.O. 6mm的试样，用解理法将试样平行解理成窄条，窄条宽度为被测试样所需厚度，厚度为2mm-._. 4mm试样，长度大于6mm(见图1)。解理面川ZSE镜面，满足测量要求。同3 aJ厚度为o.4mm-O. 6mm试样也)切割的唯

5、搔试样E和5间干行解理国;d原始试样厚度;D一试样测量厚度图l窄条试样剖面图国家技术监督局1997-12-22批准1998-08-01实施:180 G/T 17170 1997 5 测试步骤5. 1 厚度2mm-4uun试样。5. 1. 1 将光栏.fL径为lmmX6mm的空样品架置于光路卡。5. 1. 2 以吸收方法进行扫描，作零线校准，仔细调整仪器，使得在SfJ.Ill2. 5，LtIl范用零线吸Jt度波功不大于土0.00205. 1. 3 将双面研磨抛地的试样置T光路，使光束对准测量位置。5. 1.4 在o.8rn2. 51m范围测量试样吸收光语，得到吸Jt度A一一被长A曲线(见图2)。

6、5. 1. 5 按所选择的试样，意复测量二次，计算吸光度的平均值rO. 69 O. 5 吃罢A，f 崖O.15 U.33 样品厚度O.386nn A,! 一一一-0.21 1. 100 一一.6o 2.10() 波长(问，)图2典型半绝缘伸化嫁试样的吸收光谱5. 2 厚度。.4mmO. 6mm试样。5. 2. 1 将光栏孔径为(0.3mmO. 5mm) X 6mm的可调样品架置于样品光路土.使得通过样品架t光栏的光束能量不低于未加光栏时开孔能量的15%。5.2.2 仪器零线校准怯5.1. 2进行。5.2. 3 将解理的窄条试样放叫调样品架，然后置i试样光路巾，使光束对准测量位置，测量光路如图3

7、所示。.M光/ Q 透射光图3窄条试样测量光路图5. 2. 4 按5.1. 4记录吸光度A与波长A曲线。5.2. 5 按所选择的试样，重复测量三次，计算吸光度的乎均值。590 cu!r 17170 1997 6 测量结果计算6. 1 深能级EI.2浓度计算根据分光沌度t录的i式样吸收):i昔图.fB公式(l)i f算出EI.2浓度式中:.JEL2 EL2浓度.cm气 EL2吸收系数，tm lg 1. 25 X 10 _.- -tft定因了，cm由公式(2川算:式中.1)一-试样)乎j主口n;NH J-1.25lolh . . .川(1丁, i1句u77文In10 HH- ,., .(2) A，

8、和.1光i晋图中1.097 2Jlm和2.OILTIl处所J(.JI虫的版此度伯6. 2 典理li式样EL2浓度的f货杀例6.2.1 已知1试样厚度为O.386coL6. 2. 2 虫11I到2奋得A和Az分别为O.187手U0.293 0 6.2.3将岛和乌值代人公式(幻. f算值。6.2.4 试样凹.2浓度为.7精密度。.487 - O. 293 三二X In 10 0.386 16(cm ) 1./ F.L2 = 1. 25 X 101X 1. 16 !.15XIO(cm i) 本方法单个实验室测量精密度为土10污8 实验报告8. 1 实验报告应包括如F内容:乱)试样来源及编号;b)图示

9、试样解理国及测量位置，c)测试仪器型号、选用参数和测量光孔;d)吸收系数和1EL2浓度;e)本标准编号，1)操刊者和测试单位gg)测试日期uGB!T 17170 -1997 附录A(妇、J仕的附录)非掺杂半绝缘呻化嫁单晶深能级EL2浓度红外吸收测试万法补充说明A1 研究表明.l中化嫁近红外吸收带完全由EL2Jt电离引起，因此波Kh的主l外收收系数a()nJ表示为:时刻-;:J.V II. CfT JL ()一(lj,) ii., (,l n . . ( 11 ) 式中，a一一-EL2吸收系数，cm勺NEU EL2浓度，cnl、f川电f占据率$4】()和，.(，()分别是波长A处EL2的电子手1

10、1空穴光电离截面。对十n/11硝化嫁，费米能级位-fEL2能级之I二，绝大部分EL2被电f占据，即人可1.故七式可简化为()-= NE1 Z (12)因此1MtJj()布J1, EL2可获得lEI.和()1可转换的标定冈子(,l) 0 A2 本标准采用了Martin的比(1.097 2)o(1. 25XI0CI27)使用该标定网于的前提是(1)1. = 1，(2)时)完全由EL2光电离引起。根据分析结果，大部分n型半绝缘网化馆的在O.78-0.98范围内。在1.097 2m处EL2电子和空穴光也高截阳小同，(1.097 2fDl) 381 (1. 097 211m) .因此(.较小，(A )到(A2)式的简化不能成立。随着电f占据率的减少、该为法可靠性降低r;)92