GB/T 1551-1995 硅、锗单晶电阻率测定 直流两探针法

中华人民共和国国家标准

硅、锗单晶电阻率测定

GB/T1551一1995

直流两探针法

代替GGBR51孟255318795

Testmethodforresistivityofsilicon

andgermaniumbarsusingatwo-pointprobe

1主题内容与适用范围

本标准规定了用直流两探针测量硅和锗单晶锭电阻率的方法。

本标准适用于测量截面积均匀的圆形、方形或矩形单晶锭的电阻率。测量范围:硅单晶为10-1-

101fl"Cm,锗单晶为5X10-''"101SZ"em试样长度与截面最大尺寸之比应不小于3:to

2引用标准

GB1550硅单晶导电类型测定方法

GB/T1552硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法

GB5256锗单晶导电类型测量方法

3方法提要

让直流电流工通过试样两端，并使A,73两根探针垂直压在试样侧面，测量A,B两根探针间的电位

差V,见图to若试样的横截面积为A，探针间距为S，则试样的电阻率P可用式(1>计算:

AV

了一1

P一·..·.···，·…(1)

式中:P一电阻率，n"cm;

V—两探针间的电位差,V;

I-一通过试样的直流电流，A;

A—试样的截面积，cm`;

S一两探针间的探针间距m,c.

国家技术监督局19950418批准199512一01实施

CBiT1551一1995

图1测量电路示意图

4试剂与材料

4.1去离子水，25℃电阻率大于2Mn·cm

4.2丙酮(化学纯)。

4.3乙醇(化学纯)。

4.4端面欧姆接触材料，可任选一种使用

4.4.1胶体石墨液，由60g水与40g22%的胶体石墨混合而成

4.4.2银浆混合液，由2份丙酮和4份甲醇及1份导电银浆混合而成

4.4.3锢箔

4.4.4镀镍混合液:称取30g氯化镍(NiCl2·6H20),50g氯化铰,15g次亚磷酸钠(NaH2P0·

H刀),65g柠檬酸二钠(Na2HC6H月,)溶解于烧杯中，然后移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度

混匀

4.4.5镀铜混合液:称取20g硫酸铜(Cu50·5H20)倍解在90mL去离子水中再‘加人15ml氢氟

酸。

4.5磨料,w29(20-28F=m)金刚砂。

5设备与仪器

5门制样设备，包括切片机、滚磨及喷砂设备等

5.2探针装置由以下几部分组成

5.2.1探针架，能保证探针与试样接触位置重复，无横n移动

5.2.2探针，用钨、饿、碳化钨或合金钢等耐磨硬质材料制成。探针间及探针与其他部分之间的绝缘电

阻应大于10"。。探针间距标称值为1-4.7mm及10mm。探针压力应为1.75-0.25N

5.3电学测量设备由以下几部分组成。

5.3.1恒流源，电流量程。01mA-1A,稳定度在士。.5%以内

5.3.2电流换向开关。

5.3.3双掷双刀电位选择开关。

5.3.4数字电压表或其他相当的仪表，量程10一v‘1V,输入阻抗一般大于IO"f2.分辨率为3':,(有效

GB/T1551一1995

梦5.3}l.-

5标准电阻和模拟电阻，推荐值见表1

表1与电阻率范围适应的模拟测试电路电阻以及推荐的标准电阻值

电阻率，d2·。m标准电阻尺。和模拟电阻Rn

氏0.001

饮0.01

氏0.1

七1.0

0110

001100

0001000

5.3.6模拟电路，见图2,

图2电阻率测量的模拟电路

反月

J…闷导电类型测定设备。

仄‘

口口工具显微镜，分辨率1rm,

CC

JU测微器或卡尺，分辨率为士。.05mm或更高

工工

J﹄‘Jf化学实验室设备:塑料烧杯，镀塑镊子，废液盛器及通风橱

‘口

J，U温度计，范围。^-400C，分辨率0.1`C.

6试样准备

6.1按GB155。或GB5256测定试样的导电类型，沿长度每隔1cm测一次，整个晶体上只出现一种

导电类型才满足本标准方法的要求，否则不能测量。

6.2圆柱形试样用喷砂或研磨方法在晶体圆周侧面上制备宽3^-5mm的测量道，并在与该测量道成

90。的侧面上制备宽度相同的第二测量道。

6.3试样两端面用磨料((4.5)喷砂或研磨。

6.4试样用丙酮清洗，乙醇漂洗后吹干

6.5选用4.4条中任何一种材料在试样两端制成欧姆接触。

6.6试样各测量点的截面积与整个试样平均截面积之差必须在士100以内，否则不宜使用本方法

测量程序

7.1试样平均截面积的测定

7.1.1圆柱形试样沿试样长度以适当等距离间隔分别测量并记录2条垂直的直径，以这二条直径的

平均值计算各测量点的截面积A;。利用所有的月值计算整个试样的平均截面积月。

GB/T1551一1995

7.1.2方形或矩形试样沿试样长度以适当等距离间隔，分别测量并记录截面的长度和宽度，计算各

测量点的截面积Al，根据所有的A，值计算整个试样的平均截面积A。

7.2测试设备的适用性检查

仲裁测量前必须进行以F步骤:

7.21按GB/T1552的5，2条确定探针的间距和状态。

7.2.1.1测量01组探针压痕对的位置A、B、c、D，见图3。计算01组探针间距5上、平均探针间距万及

探针间距标准偏差Sp

探针间距的标准偏差5。小于平均探针间距万的。.25%的探针是合格的。

图3探针压痕对的测量位置

GB/T1552硅锗单晶电阻率直排四探针测量方法5.3条确定电气设备的适用性。

测定5组模拟电路的电压降或01组模拟电路的电阻值。

计算01个模拟电阻R、和模拟电阻的平均值瓦，及模拟电阻的标准偏差5。。

将7.2.2.1条测得的数据及按7.2.22条计算的结果分别填入表2。

模拟电阻的平均值瓦必须在模拟电阻已知值R。的。3环以内。

模拟电阻的标准偏差5。应不大于模拟电阻平均值天。的0.3%

表2模拟电路测量数据表

测量次数V“，mVV“，mVV。，mVVr，mV

No.R“0R.r，n一NO·Rf.，QR二r，几

一‘

一

一

!

一

一

标准电阻凡

模拟电阻灭

标准偏差凡

日期

ca;T1551一1995

7.3测量

7.3.1把试祥放在导电极板之一旬，将探针降低到侧量道上，使探针垂直压在品体侧面测量道上第测

量点在离端面2cm处，测量距离从两根探针的1怀亡算起

7.3.2如果电阻率未知，从低电流开始逐渐增加电流，直到两个电压探针一之Ilij测f0)]n,V?,.仃的电IIL

差

7.33侧量环境湿度了.准确到。.2仁

7.3-4测量标准电阻-t-的电压降vsda,vl,或直接测绩试样电流I

735侧量两根电压探针之间的电压降V,(mV),

7.3.6将电流反向

7.3.7测量标准电阻上的电压降V-(mv),或直接测量试样电流I

7.3.8测量两根电压探针F的电压降V,(.V)

7.3.9将探头升高并Tit另一端面方向移动适当距离(与?.1条移动距离相同)，霞复7.3.4--7.3.8步

骤.直到两探针中心与另一端面相距在2cm内.

7.3.10A第二测量道上靛复7.3.4~l.3.D步骤〔

73.飞飞重复7.3.4至7.3.10步骤直到取得污组数据为止。

7.3.12若晶体长度小P4cm时可将测量点置于Wr},二端面欧姆接触等距离外。按7.3.4--7.3.8及

?3.1。一7.3.11步骤重复i次

7.3.13将以上5组数据分别记录在表3中

表3两探针测量数据表