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第1章 电阻率1

1.1 简介1

1.2 两探针与四探针1

练习1.12

1.2.1 修正因子5

练习1.27

练习1.37

练习1.48

1.2.2 任意形状样品的电阻率10

1.2.3 测量电路13

1.2.4 测量偏差和注意事项13

1.3 晶片映像15

1.3.1 二次注入16

1.3.2 调制光反射17

1.3.3 载流子发射（CI）18

1.3.4 光密度测定法19

1.4 电阻率分布19

1.4.1 微分霍耳效应（DHE）20

练习1.521

1.4.2 扩展电阻剖面分布（SRP）22

1.5 非接触方法26

1.5.1 涡流26

1.6 电导率类型29

1.7 优点和缺点31

附录1.1 以掺杂浓度为函数的电阻率32

附录1.2 本征载流子浓度34

习题34

参考文献41

第2章 载流子和掺杂浓度48

2.1 简介48

2.2 电容-电压测量48

2.2.1 微分电容48

2.2.2 带差54

2.2.3 最大-最小MOS-C电容55

练习2.157

2.2.4 积分电容58

2.2.5 汞探针接触58

2.2.6 电化学C-V剖面分析59

2.3 电流-电压测量61

2.3.1 MOSFET衬底电压-栅电压61

2.3.2 MOSFET阈值电压62

2.3.3 扩展电阻63

2.4 测量误差和注意事项63

2.4.1 德拜长度和击穿电压64

2.4.2 串联电阻65

练习2.267

2.4.3 少数载流子和界面陷阱68

2.4.4 二极管边缘电容和寄生电容69

2.4.5 过量漏电流70

2.4.6 深能级杂质／陷阱70

2.4.7 半绝缘衬底72

2.4.8 仪器限制72

2.5 霍耳效应72

2.6 光学技术75

2.6.1 等离子体共振75

2.6.2 自由载流子吸收76

2.6.3 红外光谱77

2.6.4 光致发光79

2.7 二次离子质谱79

2.8 卢瑟福背散射80

2.9 侧向分布81

2.10 优点和缺点82

附录2.1 并联还是串联84

习题84

参考文献90

第3章 接触电阻、肖特基势垒及电迁移98

3.1 简介98

3.2 金属-半导体接触98

3.3 接触电阻101

3.4 测量技术104

3.4.1 两终端接触电阻方法105

练习3.1107

3.4.2 多接触电阻方法108

3.4.3 四终端接触电阻方法116

3.4.4 六终端接触电阻方法120

3.5 肖特基势垒高度122

3.5.1 电流-电压123

3.5.2 电流-温度124

3.5.3 电容-电压125

3.5.4 光电流125

3.5.5 方法比较126

3.6 电迁移127

3.7 优点和缺点131

附录3.1 用于半导体接触的合金132

习题133

参考文献139

第4章 串联电阻、沟道长度与宽度、阈值电压及热载流子147

4.1 简介147

4.2 pn结二极管147

4.2.1 电流-电压147

4.2.2 开路电压延迟149

4.2.3 电容-电压150

4.3 肖特基势垒二极管150

4.3.1 串联电阻150

4.4 太阳能电池153

4.4.1 多光强度法154

4.4.2 常光强法155

4.4.3 并联电阻156

4.5 双极结型晶体管157

4.5.1 发射极电阻159

4.5.2 集电极电阻160

4.5.3 基极电阻160

4.6 MOSFET163

4.6.1 串联电阻和沟道长度—Ⅰ-V163

4.6.2 沟道长度-电容-电压法172

4.6.3 沟道宽度173

4.7 MESFET和MODFET175

4.8 阈值电压177

练习4.1178

4.9 热载流子181

4.10 优、缺点183

附录4.1 肖特基二极管电流-电压方程183

习题184

参考文献190

第5章 缺陷197

5.1 简介197

5.2 产生-复合理论198

5.2.1 理论轮廓198

5.2.2 数学描述200

5.3 电容的测量203

5.3.1 稳态测量法203

5.3.2 瞬态测量法204

练习5.1207

5.4 电流的测量211

5.5 电荷测量法213

5.6 深能级瞬态谱（DLTS）214

5.6.1 传统的DLTS214

练习5.2216

5.6.2 界面陷阱电荷的DLTS测量方法221

5.6.3 光学DLTS和扫描DLTS223

5.6.4 注意事项225

5.7 热激发电容和电流的测量228

5.8 正电子湮灭光谱学229

5.9 优缺点比较232

附录5.1 激活能以及俘获截面232

附录5.2 时间恒定下的解234

附录5.3 Si和GaAs的性质235

习题239

参考文献243

第6章 氧化物、界面陷阱电荷及氧化物完整性251

6.1 简介251

6.2 固定氧化物陷阱和可动电荷252

6.2.1 电容-电压曲线252

练习6.1257

6.2.2 平带电压257

练习6.2259

练习6.3260

6.2.3 电容测量261

练习6.4262

6.2.4 固定电荷263

6.2.5 栅-半导体功函数差264

6.2.6 氧化物陷阱电荷266

6.2.7 可动电荷268

6.3 界面陷阱电荷271

6.3.1 低频（准静态）方法271

6.3.2 电导方法275

6.3.3 高频方法277

6.3.4 电荷泵方法279

6.3.5 MOSFET亚阈值电流方法284

6.3.6 其他方法286

6.4 氧化物完整性286

练习6.5287

6.4.1 Fowler-Nordheim隧穿288

6.4.2 直接隧穿289

6.4.3 氧化物完整性测量290

6.4.4 氧化物击穿统计292

6.4.5 氧化物厚度测量294

6.5 优点和缺点295

附录6.1 电容测量技术296

附录6.2 Fowler-Nordheim和直接隧穿方程297

习题299

参考文献302

第7章 载流子寿命310

7.1 简介310

7.2 复合寿命与表面复合速率311

7.3 产生寿命与表面产生速率315

7.4 复合寿命——光学测量316

7.4.1 光电导衰减法316

7.4.2 短路电流与开路电压衰减法321

7.4.3 光荧光衰减技术322

7.4.4 表面光伏技术323

练习7.1325

练习7.2328

7.4.5 稳态短路电流329

7.4.6 自由载流子吸收331

7.4.7 电子束感应电流332

7.5 复合寿命的电学测量334

7.5.1 二极管的电流-电压曲线334

7.5.2 反向恢复法335

7.5.3 开路电压延迟法337

7.5.4 脉冲MOS电容法340

7.5.5 其他技术344

7.6 产生寿命344

7.6.1 栅控二极管344

7.6.2 脉冲MOS电容法348

7.7 优点与缺点354

附录7.1 光激发355

附录7.2 电激发361

习题362

参考文献365

第8章 迁移率375

8.1 简介375

8.2 电导迁移率375

8.3 霍尔效应和霍尔迁移率376

8.3.1 基本方程（在均匀样品中）376

练习8.1377

8.3.2 非均匀薄膜样品的测量381

8.3.3 多层膜的测量383

8.3.4 样品的几何构形及测量电路385

8.4 磁阻迁移率388

8.5 飞行时间法——漂移迁移率391

练习8.2394

8.6 MOSFET迁移率397

8.6.1 有效迁移率397

8.6.2 场效应迁移率402

8.6.3 饱和迁移率403

8.7 不同测量方法的优缺点404

附录8.1 半导体体迁移率404

附录8.2 半导体表面迁移率406

习题407

参考文献411

第9章 光学表征419

9.1 简介419

9.2 光学显微镜420

9.2.1 分辨率、放大率和对比度421

9.2.2 暗场、相对比度和干涉对比度显微镜423

9.2.3 共焦光学显微镜425

9.2.4 缺陷腐蚀427

9.2.5 近场光学显微镜428

9.3 椭圆偏振光测量技术430

9.3.1 原理430

9.3.2 消光型椭偏术432

9.3.3 旋转检偏椭偏术433

9.3.4 光谱（分光）型椭偏术434

9.3.5 应用434

9.4 透射435

9.4.1 原理435

9.4.2 仪器437

9.4.3 应用441

9.5 反射442

9.5.1 原理442

9.5.2 应用444

练习9.1447

9.5.3 内反射红外显微镜448

9.6 光散射449

9.7 调制光谱450

9.8 干涉显微镜451

9.9 线宽453

9.9.1 光学-物理方法453

9.9.2 电学方法455

9.10 光致发光457

9.11 发射显微镜460

9.12 拉曼光谱461

9.13 优势和不足463

附录9.1 透射方程式464

附录9.2 半导体材料的吸收系数和反射率466

习题467

参考文献470

第10章 物理化学特性的表征478

10.1 简介478

10.2 电子束技术479

10.2.1 扫描电子显微镜480

10.2.2 电压对比484

10.2.3 俄歇电子能谱485

练习10.1486

10.2.4 电子微探针489

10.2.5 透射电子显微镜494

10.2.6 电子束感应电流498

10.2.7 阴极荧光500

10.2.8 低能、高能电子衍射501

10.3 离子束技术502

10.3.1 二次离子质谱502

10.3.2 卢瑟夫背散射谱507

10.4 X射线和伽马射线512

10.4.1 X射线荧光513

10.4.2 X射线光电子谱515

10.4.3 X射线形貌测量518

10.4.4中子活性分析521

10.5 扫描探针显微镜523

10.5.1 扫描隧道显微镜523

10.5.2 原子力显微镜525

10.6 优点和缺点527

习题529

参考文献530

附表541