Кремний и германий монокристаллический. Измерение удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом

КРЕМНИЙ И ГЕРМАНИЙ

МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХЗОНДОВЫМ МЕТОДОМ

ГОСТ 24392-80

(СТ СЭВ 1250-78)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва
РАЗРАБОТАН Министерством цветной металлургии СССР ИСПОЛНИТЕЛИ
В. С. Матвеев, А. Ф. Орлов, А. Г. Галванов, Н. Н. Соловьев, В. М. Михайлов
ВНЕСЕН Министерством цветной металлургии СССР
Член Коллегии А. П. Снурников
ЕЙСТВИЕ Постановлением Государст- стандартам от 15 сентября 1980 г.
№ 4705

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

КРЕМНИЙ И ГЕРМАНИЙ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ

Измерение удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом
Monocrystal silicon and germanium. Measurement of spesific electrical resistance by a four probe method
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 сентя­бря 1980 г. № 4705 срок действия установлен
с 01.01. 1981 г.
до 01.01. 1986 г.
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт устанавливает четырехзондовый метод измерения удельного электрического сопротивления на плоской поверхности монокристаллов электронной или дырочной проводи­мости в диапазоне удельных сопротивлений от 1-Ю-4 до 2*103 Ом-см.
Метод основан на расчете величины удельного сопротивления по результатам измерения разности потенциалов в двух точках, расположенных на плоской поверхности монокристалла, при про­пускании электрического тока определенной величины через два точечных контакта, расположенных на той же поверхности. Пре­дельные значения погрешности измерений, регламентируемые нас­тоящим стандартом, обеспечиваются стандартными образцами удельного электрического сопротивления.

1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

1. Установка для измерения удельного электрического сопро­тивления (см. чертеж) состоит из измерительного четырехзондового преобразователя 1 типа С2080 с четырьмя линейно расположен­ными зондами из карбида вольфрама; расстояние между зонда­ми—/0= 1,3 мм; линейный размер рабочей площадки зонда <60 мкм; сила прижима каждого зонда к поверхности монокрис­талла — ют 0,55 до 2,0 Н; источника постоянного тока 2, обеспе­чивающего получение электрических токов изменяемой полярности
в диапазонах, соответствующих назначению установки; допустимые отклонения электрического тока за время измерения не должны превышать 0,5% от его величины;
♦ f О
'//77/ц /77/////////
прибора для измерения напряжения в диапазонах 3, приведен­ных в таблице. Погрешность измерения с 1,0%; монокристалла 4.
Сопротивление изоляции монтажа должно быть не ниже тре­буемого входного сопротивления измерительного прибора.

Материалы абразивные по ГОСТ 3647—80. Порошки алмазные по ГОСТ 9206—70.
Бязь отбеленная по ГОСТ 11680—76.
Марля медицинская по ГОСТ 9412—77.
Бумага промокательная по ГОСТ 6246—71. Вода питьевая по ГОСТ 2874—73.
Инструменты алмазные.
Ткань упаковочная, суровая.
Фильтры обеззоленные.

2. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1. Измерения проводят на плоских поверхностях, имеющих шероховатость Ra не более 2,5 мкм по ГОСТ 2789—73, соблюдая условия:
расстояние между краем (границей плоскости) и ближайшим к нему зондом должно быть не менее 5 мм;

освещенность монокристаллов германия с удельным электри­ческим сопротивлением, большим 45 Ом-см, и кремния, большим 200 Ом-см, не должна превышать 50 лк. Для остальных диапазо­нов удельного электрического сопротивления допускается осве­щенность монокристаллов рассеянным светом не более 500 лк.
2.2. На поверхность монокристалла, установленного в держа­теле, плавно опускают зонды измерительной головки перпендику­лярно поверхности.
2.3. Устанавливают ток 1 через монокристалл в соответствии с таблицей и измеряют падение напряжения между внутренними зондами при двух полярностях тока.
Искомое значение сигнала U определяют как среднее арифме­тическое из измерений при двух полярностях тока.

3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1. Удельное сопротивление (р), Ом-см, вычисляют по фор­муле
Р 7 2^эфф >
где /эфф—эффективное расстояние между зондами измерительной
головки, определяемое по формуле
z /J 1 1 m

ЭФФ I /1+^2 ІЗ /

где /ь І2> h — расстояния между первым и вторым, вторым и треть­
им, третьим и четвертым зондами, соответственно.
При измерительной головке С /о=1,3 мм ±0,013 мм в форму­лу (1) подставляют значение Zo; при отклонении межзондового расстояния, превышающем 0,013 мм, в формулу (1) подставляют значение /Эфф.
3.2. Приведение результатов измерений к любой температуре от 18 до 28°С выполняют в соответствии с обязательным прило­жением.
3.3. Случайная составляющая погрешность измерения удель­ного электрического сопротивления не должна превышать ±2% при доверительной вероятности Р = 0,95.
Суммарная погрешность измерения не должна превышать ±5% при доверительной вероятности Р = 0,95.
3.4. Результат измерения характеризуется погрешностью ±5%р , если измерения при двух полярностях тока или при мно­гократных измерениях в пределах одной области не различаются более чем на величину установленной случайной погрешности из­мерения (±2%).
3.5.
3.6. При 'различии в результатах измерений при двух полярнос­тях тока (р+, р-), превышающем ±2%'от ( р ) (если эти разли­чия не аппаратурного происхождения), измерения характеризуют погрешностью

₽++ Р- где Р~—— ;
О
Л—случайная составляющая погрешности, равная 2%;
Дс — систематическая составляющая погрешности, равная 3%.
3.7. Результаты измерений выражают трехзначным числом, если первая цифра 1, 2 или 3 и двухзначным, если первая цифра больше трех.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Обязательное
ле
Р'о гг0 ї Г»//
где С—температурный коэффициент, взятый из табл. 1 для кремния электрон­ного (л-типа) и дырочного (p-типа) проводимости и йз табл. 2 для германия электронного (л-типа) и дырочного (p-типа) типа проводимос­ти;
t — номинальная температура от 18 до 28°С;
—удельное сопротивление, измеренное при температуре f0;
Рї — удельное сопротивление, пересчитанное на температуру t.
Таблица 1

0,0001-0,004
0,004-0,04
0,04—0,1
0,1-1,0
1,0-10,0
10,0-1000
Таблица 2
Температурный коэффициент для германия
Интервал удельного электрического сопротивления, Ом*см

0,0001-0,001
0,001-0,01
0,01-0,1
0,1-1,0
1,0-10
10-100

0,002
0,002
0,001
0,002
0,004
0,004
0,006
0,007
0,006
0,008
0,006
0,00»

■” ; Конто-
Изменение № 1 ГОСТ 24392—80 Кремний и германий монокристаллические. Измерение удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 17.05.85 -№ 1393 срок введения установлен
с 01.01.86
Под обозначением стандарта проставить код: ОКСТУ 1770.
Вводная часть. Заменить значение: 2-Ю3 Ом-см ра 1-Т04 Ом-см.
Пункт 1. Первый абзац после слов «монокристалла — от 0,55 до 2,0 Н» до­полнить словами: «(допускается использовать измерительный четырехзондовый преобразователь с номинальным межзондовым расстоянием 1,59 и 0,75 мм)»;

Пункт 2.1. Первый абзац. Исключить слова: «соблюдая условия»; второй абзац'изложить в новой редакции: «Измерение образцов кремния P-типа элект­ропроводности С удельным электрическим сопротивлением более 103 Ом-СМ про­водят на плоских поверхностях с параметром шероховатости 20 мкм</?г<40 мкм по ГОСТ 2789—73.
При проведении измерений расстояние между краем (границей плоскости) и ближайшим к нему зондом должно быть не менее 44».
При измерении удельного электрического сопротивления по образующей мо­нокристалла ширина измерительной дорожки должна быть не менее 6 /д, где *0 — номинальное межзондовое расстояние».
(Продолжение см. с. 56
)

Пункт 3.3 изложить в новой редакции: «3.3. Случайная составляющая по­грешности измерения удельного электрического сопротивления, характеризую­щая сходимость результатов измерений, не должна превышать ±2 % при дове­рительной вероятности Р — 0,95.
Суммарная погрешность измерения не должна превышать ±5 % при дове­рительной вероятности Р=0,95 для образцов с удельным электрическим со­противлением не более 103 Ом-см; не должна превышать ±8 % при довери­тельной вероятности Р = 0,95 для образцов с удельным электрическим сопро­тивлением более 103 Ом-см».
Пункт 3.4 после слов «Результат измерения» дополнить словами: «для об­разцов с удельным электрическим сопротивлением не более 103 Ом-см».
Пункт 3.5 перед словами «При различии в результатах измерений» допол-

нить словами: «Для образцов более 103 Ом-см»; формулу (3)
Графа- «Интервал удельного электрического со- значение: 10,0—1000 на 10.0—10000.
(НУС № 8 1985 г.)

Группа В59
Изменение № 2 ГОСТ 24392—80 Кремний и германий монокристаллические.
Измерение удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом Утверждено и введено в действие Постановлением Государственного комитета
СССР по управлению качеством продукции и стандартам от

Наименование стандарта на английском языке изложить в
«Monocrystalline silicon and germanium. Measurement of the electrical resistivity by the four-probe method».
Вводную часть изложить в новой редакции: «Настоящий стандарт устанав­ливает четырехзондовый метод измерения удельного электрического сопротив­ления на плоской поверхности слитков монокристаллических кремния и герма­ния электронного или дырочного типа электропроводности в диапазоне значе­ний удельного электрического сопротивления от 1 • 10“4 Ом - см до 1 • 104 Ом • см.
Метод основан на измерении разности потенциалов между двумя зондами четырехзондовой измерительной головки, установленной на поверхности контро­лируемого образца, при пропускании электрического тока определенной вели­чины через два других точечных зонда, расположенных на той же поверхности, и вычислении удельного электрического сопротивления».
Разделы 1—3 изложить в новой редакции:
«1. Аппаратура и материалы
Структурная схема измерительной установки приведена на чертеже.
1 — четырехзондовая из­мерительная головка: 2 — источник постоянного тока; 3 — прибор для измерения электрическо­го напряжения; 4 — об­разец
(Продолжение см. с. 98)
97

(Пр»должение см. с. 99)
1.1.1. Допустимая нестабильность электрического тока за время измерений должна быть не более 0,5%.
1.1.2. Погрешность измерения силы электрического тока — не более 0,5%.
1.3. Прибор для измерения электрического напряжения с погрешностью не бхх