Data Analysis of High Precision Capacitance Measurements of Large Area pn-Diodes

Author: 
Michael Hufschmidt
Date: 
Jun 2016

Thesis Type:

1.1 Abstract
It is shown in this paper, that for capacitance measurements of p + n pad-diodes, edge effects cannot be neglected in order to obtain precise information on the doping density. The physics of pn-diodes and their capacitance is recapitulated. The samples used for capacitance measurements are described as well as the measurement setup. Tests were performed for optimal settings of the equipment. The guard ring (GR) around the pad has a significant influence on the capacitance; this was verified by measurements with three different GR potentials. Two different models for correcting edge effects are presented, both turn out to give more reliable results for the doping density.

1.2 Zusammenfassung
In dieser Arbeit wird gezeigt, dass Rand-Korrekturen bei Kapazitäts-Messungen von p + n Pad-Dioden nicht vernachlässigt werden
können, um die Dotierungs-Dichte korrekt zu bestimmen. Die Physik von pn-Dioden und deren Kapazität wird kurz zusammengefasst. Die verwendeten Dioden und der Mess-Aufbau werden beschrieben. Die optimale Einstellung der Geräte wurde durch Tests ermittelt. Ein Guard-Ring (GR) um die Pad-Dioden hat einen deutlichen Einfluss auf die Kapazität, wie Testreihen mit drei verschiedenen GR-Potentialen zeigten. Es werden zwei verschiedene Modelle zur Kanten-Korrektur der Kapazitäts-Messung präsentiert; beide ergeben bessere Ergebnisse für die Dotierungs-Dichte.

The work of this bachelor thesis led to the following publications:

M. Hufschmidt, E. Fretwurst, E. Garutti, R. Klanner, I. Kopsalis and J. Schwandt
"The influence of edge effects on the determination of the doping profile of silicon pad diodes”