JJF 1760-2019 硅单晶电阻率标准样片校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1760—2019

硅单晶电阻率标准样片校准规范

CalibrationSpecificationfor

StandardSlicesofSingleCrystalSiliconResistivity

2019-09-27发布2020-03-27实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1760—2019

硅单晶电阻率标准样片

校准规范JJF1760—2019

代替JJG48—2004

CalibrationSpecificationforStandardSlicesof

SingleCrystalSiliconResistivity

归口单位全国无线电计量技术委员会

:

主要起草单位中国计量科学研究院

:

参加起草单位福建省计量科学研究院

:

本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释

JJF1760—2019

本规范主要起草人

:

高英中国计量科学研究院

()

李兰兰中国计量科学研究院

()

参加起草人

:

罗海燕福建省计量科学研究院

()

杨爱军福建省计量科学研究院

()

JJF1760—2019

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和计量单位

3………………………(1)

电阻率

3.1………………(1)

厚度

3.2…………………(1)

直径

3.3…………………(1)

薄层电阻

3.4……………(1)

导电类型

3.5……………(1)

四探针

3.6………………(1)

局部径向电阻率均匀性

3.7……………(1)

概述

4……………………(2)

计量特性

5………………(2)

标准样片电阻率的测量范围

5.1………(2)

标准样片的电阻率标称值

5.2…………(2)

标准样片应具备的参数及性能要求

5.3………………(2)

校准条件

6………………(3)

环境条件

6.1……………(3)

校准用设备

6.2…………(3)

校准项目和校准方法

7…………………(3)

校准项目

7.1……………(3)

外观检查

7.2……………(4)

导电类型判别

7.3………………………(4)

直径测量

7.4……………(4)

厚度测量

7.5……………(4)

电阻率或薄层电阻测量

7.6……………(5)

局部径向电阻率均匀性测量

………()

7.76

校准结果表达

8…………(7)

复校时间间隔

9…………(7)

附录原始记录格式

A…………………(8)

附录校准证书内页格式

B……………(10)

附录主要项目校准不确定度评定示例

C……………(11)

附录标准样片厚度修正系数表

D……………………(16)

附录标准样片直径修正系数

E………(17)

附录标准样片电阻率温度系数表

F…………………(18)

Ⅰ

JJF1760—2019

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则和

JJF1071—2010《》JJF1059.1—2012

测量不确定度评定与表示编写

《》。

本规范代替硅单晶电阻率标准样片与相比除编

JJG48—2004《》,JJG48—2004,

辑性修改外主要技术变化如下

,:

增加了引言引用文件术语和计量单位

———、、;

删除了硅单晶电阻率标准样片的级别分类

———;

删除了硅单晶电阻率标准样片的清洗方法

———;

修改了电阻率的测量范围由原来的改为

———,0.005Ω·cm~5000Ω·cm

0.003Ω·cm~1000Ω·cm;

修改了硅单晶电阻率标准样片直径的校准方法

———;

修改了硅单晶电阻率标准样片厚度的校准方法

———;

修改了硅单晶电阻率标准样片径向电阻率均匀性的校准方法

———。

本规范的历次版本发布情况

:

———JJG48—2004;

———JJG48—1990。

Ⅱ

JJF1760—2019

硅单晶电阻率标准样片校准规范

1范围

本规范适用于电阻率在之间的硅单晶电阻率标准样片

0.003Ω·cm~1000Ω·cm

的校准

。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

四探针电阻率测试仪

JJG508—2004

半导体材料术语

GB/T14264

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修改单适用于本规范

,()。

3术语和计量单位

电阻率

3.1resistivity

荷电载体通过材料受阻程度的一种量度电阻率是电导率的倒数符号为单位

。。ρ,

为

Ω·cm。

厚度

3.2thickness

通过晶片上一给定点垂直于表面方向穿过晶片的距离通常以晶片几何中心的厚度

。

为该晶片的标称厚度单位为

。μm。

直径

3.3diameter

横穿圆片表面通过晶片中心点且不与参考面或圆周上其他基准区相交直线的长

,

度单位为

。mm。

薄层电阻

3.4sheetresistance

半导体或薄金属膜的薄层电阻与电流平行的电势梯度对电流密度和厚度乘积的

,

比又称方块电阻符号为R单位为

。。s,Ω/□。

导电类型

3.5conductivitytype

半导体材料中多数载流子的性质所决定的导电特征

。

四探针

3.6fourpointprobe

测量材料电阻率的一种点探针装置其中一对探针用来通过流经样片的电流另一

。,

对探针测量因电流引起的电势差

。

局部径向电阻率均匀性

3.7regionaluniformityofradialresistivity

晶片中心点与偏离晶片中心半径范围内的若干对称分布的设置点典型设

10mm(

置取偏离中心点半径处和半径处间电阻率的变化用最大差值除以中

5mm10mm)。

间值以百分数表示

,。

1

JJF1760—2019

4概述

硅单晶电阻率标准样片以下简称标准样片是选用高纯多晶硅经多种工艺制备的

()

单晶实物标准由不确定度已知的标准装置对该实物标准的电阻率值给予标定使用

。,,

时以标准样片为准对电阻率参数进行量值传递

,。

标准样片电阻率的校准是用一套直排四探针测量装置进行测量并通过数据处理获

,

得标准样片的电阻率如图所示直流电流从两外侧探针流过测量两内侧探针之间

。1,,

电势差标准样片的电阻率值则根据电压电流比及样片有关的几何尺寸修正因子计算

,

得到

。

测量装置的原理图如下

:

图用标准四探针测试仪校准标准样片的原理图

1

换向开关R标准电阻探针接线无热电势开关R被校标准样片

K1—;N—;D—;K2—;X—

5计量特性

标准样片电阻率的测量范围

5.1

电阻率的测量范围为

0.003Ω·cm~1000Ω·cm。

标准样片的电阻率标称值

5.2

标准样片的电阻率标称值见表

1。

表1标准样片的电阻率标称值

序号

123456789101112

电阻率标称

值0.0030.010.10.31510301002005001000

/Ω·cm

标准样片应具备的参数及性能要求

5.3

标准样片应标注电阻率或薄层电阻标称值

5.3.1。

标准样片还应附有下列参数或数据导电类型直径值厚度值局部径向电

5.3.2:、、、

阻率均匀性和温度系数未发生外观物理变化的标准样片需要复校准时可不必重复测

。,

量以上参数

。

标准样片电阻率实际值与标称值的最大允许偏差应在范围以内

5.3.3±20%。

标准样片电阻率实际值取次测量平均值标准偏差应优于

5.3.410,0.2%。

标准样片的厚度值范围应在之间

5.3.5400μm~700μm。

2

JJF1760—2019

标准样片的局部径向电阻率均匀性应在以内

5.3.63%。

注:以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。

6校准条件

环境条件

6.1

标准样片应在无强光直接照射满足实际校准需求的环境条件下进行校准推荐使

、,

用4级超净屏蔽室校准前应在符合以下条件的室内放置以上

10。,4h。

环境温度

1):23℃±1℃;

相对湿度

2):20%~65%;

电源频率

3):220V±22V,:50Hz±1Hz;

周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动

4)。

校准用设备

6.2

校准用设备可为手动测量装置或自动测量装置

。

手动测量装置

6.2.1

测量设备

a)

直流恒流源输出电流为最大允许误差为

1):1A~100mA,±0.1%。

数字电压表测量范围为μ最大允许误差为

2):100nV~100mV,±0.05%。

测量台和探针台架

b)

标准样片测量台用于放置被测样片且作为控制恒温的装置测量台表面应贴放

1)。

厚的云母片或其他导热性能良好且电气绝缘的物质使被校标准样片与

12m~25m,

测量μ台之间μ绝缘测量台表面上应有定位刻线

。。

四探针探头架应能使探针匀速下降到样品表面且保证针尖无明显滑移

2),。

四探针探头应符合四探针电阻率测试仪中对探针头技

3)JJG508—2004《》3.1.4

术指标的要求

。

自动测量装置

6.2.2

自动测量装置和手动测量装置的主要测量设备构成基本相同测量过程由计算机控

,

制自动完成并给出测量结果

。

技术指标要求

测量台直径

a):≥100mm。

电阻率测量范围

b):0.001Ω·cm~1000Ω·cm。

相对扩展不确定度k

:0.6%,=2。

配套设备

c)

导电类型测试仪测量范围为

1):0.001Ω·cm~1000Ω·cm。

游标卡尺测量范围为最大允许误差为

2):0mm~300mm,±0.1mm。

测厚仪测量范围为分辨力优于

3):0mm~2mm,0.1m。

温度计温度范围为分辨力优于μ

4):0℃~40℃,0.1℃。

7校准项目和校准方法

校准项目

7.1

标准样片的校准项目包括外观检查导电类型判别直径测量厚度测量电阻

:、、、、

3

JJF1760—2019

率或薄层电阻测量以及局部径向电阻率均匀性测量

。

外观检查

7.2

标准样片校准前先进行外观检查标准样片表面应清洁无污染必要时可进行清

。,

洗标准样片表面有明显划痕或针尖压痕时可对标准样片进行酸洗或研磨处理后的

。,,

标准样片需重新测量厚度后再进行校准将检查结果记录在附录的表中

。AA.1。

导电类型判别

7.3

对于被校准的标准样片采用导电类型测试仪予以判别将判别结果记录在附录

,,A

的表中

A.2。

直径测量

7.4

用游标卡尺对标准样片间隔的个位置的直径进行测量读数准确到

60°~100°3,0.1

将测量数据记录在附录的表中按式计算次测量的平均值D将

mm,AA.3。(1)3,

该值做为标准样片的实际直径值记录在附录的表中

,AA.3。

3

D=1Di

i=(1)

3∑1

式中

:

Di第i次标准样片直径测量值

———,mm;

Di次标准样片直径测量平均值

———,mm。

厚度测量

7.5

在标准样片上距中心点半径约的区域内取个点如图用测厚仪测量

15mm9(2),

个点的厚度值Wi若所有点的差值不超过按式以点的平均厚度值W

9