JJG 48-2004 硅单晶电阻率标准样片检定规程.pdf

中华人民共和国国家计量检定规程 J J G 4 8 -2 0 0 4硅单晶电阻率标准样片S t a n d a r d S l i c e o f S i n g l e C r y s t a l S i l i c o n R e s i s t i v i ty2 0 0 4 一 0 9 一 2 1 发布2 0 0 5 一 0 3 一 2 1 实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局发布J J G 4 8 - 2 0 0 4硅单晶电阻率标准样片、。勺.勺。令.护广.。.今.。.心.检 定 规 程 J J G 4 8 - 2 0 0 4代替 J J G 4 8 -1 9 9 0 V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f S t a n d a r dS l i c e o f S i n g l e C r y s t a l S i li c o n R e s i s t i v i t y伙 . ， . ，. ， . ，. ，. ， . ， . 落 ， . ， . ， . ，. ，. ， . ， 本规程经 国家质量监督 检验检疫总局于 2 0 0 4年 0 9月 2 1日批 准并 自2 0 0 5 年 0 3 月 2 1 日 施行。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:广州半导体材料研究所本规程委托全国无线电计量技术委员会负责解释标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 4 8 - 2 0 0 4本规程主要起草人: 鲁效明 参加起草人 : 谢鸿波( 中国计量科学研究院)( 广州半导体材料研究所)J J G 4 8 -2 0 0 4目录1 范围 ， ( 1 )2 概述 ( 1 )3 计量性能要求 ( 1 )3 . 1 标准样片的电阻率的测量范围 ( 1 )3 . 2 标 准 样片 的 标 称 值 ( 1 )3 . 3 标准样片应具备的参数及性能要求 ， ( 1 )4 通用技术要求 ( 2 )5 计量器具控制 ( 3 )5 . 1 检定条件 ( 3 )5 . 2 检定项 目 及检定方法 ( 5 )5 . 3 检定结果的 处理 ( 7 )5 . 4 检定周期 ( 8 )附录A 硅单晶电阻率标准样片温度修正系数表 ， ( 9)附录B 硅单晶电阻率标准样片的清洗方法 ( 1 0 )附录 C 硅单晶电阻率标准样片检定原始记录 ( 1 1 )附录D 硅单晶电阻率标准样片检定证书及检定结果通知书内页格式 ( 1 2 )附录E 硅单晶电阻率标准样片检定结果的计算与处理 ( 1 3 )附录F 计算硅单晶电阻率标准样片的各种修正系数表 ( 巧)附录G 不同直径的 硅单晶电阻率标准 样片距边缘6 m m 处的 修正系数表( F , R 卜 ( 1 6 )标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 4 8 - 2 0 1 14硅单晶电阻率标准样片检定规程1 范 围本规程适用于硅单晶电阻率标准样片的首次检定、后续检定和使用中的检验。2 概 述 硅单晶电阻率标准样片 ( 以下简称标准样片)是用高纯多晶硅，经过单晶制备，再经中子擅变掺杂等多种工艺制造的，具有一定几何尺寸的实物标准。由不确定度已知的标准装置，对该实物标准的电阻率及其它指标给予标定，使用时以标准样片为准，对相关参数进行量值传递。3 计最性能要求3 . 1 标准样片的电阻率的测量范围 电阻率的测量范围 0 . 0 0 5 f 2 - c m一 5 0 0 0 C I - c m .3 . 2 标准样片的 标称值 标准样片的标称值应符合下述 1 9 个规格中的一个，见表 表 1 标 准样 片的标称值电阻率标称值0. 0 0 50 . 0 10. 0 20 . 0 50 . 10 . 20 . 51251 02 57 51 8 02 5 05 0 01 0 0 02 0 0 05 0 0 03 . 3 标准样片应具备的参数及性能要求3 . 3 . 1 标准样片，除具有电阻率标称值和实际值外，还应有下列参数或数据:导电类型、掺杂元素、直径值、厚度值和使用要求。3 . 3 . 2 对不同级别的标准样片，各项指标的要求见表 2 0 表2 标准样片的各项指标一啧 ift Z, Nit一巡国家级标准样片一级标准样片二级标准样片直径( 如 7 5 )1l %二( 4 0 一 7 5 ) 土1 %m m( 2 5 一1 0 0 ) 1 2 %m m厚度W- 1 . O mmW蕊1 . 0 m m评(1 . O mm标称值偏差0 . 0 1 1 1 c m一 5 0 0 L, Z C -土5 %士 1 0%土1 5 %中心点电阻率重复性( 2 0 )0. 3 %0 . 4%0 . 8 %径向电阻率不均匀度簇3 %续4 %毛8 %J J G 4 8 -2 0 0 4表 2 ( 续 )合格指标样 片级别国家级标准样片I 一级标准样片1 二级标准样片 年稳定 度扩展不确定度 ( 包含因子 k 二 2 )士 1. 0%士 1. 5%士2 . 5 %0%1 5 %2. 5 % 备注:电阻率大于 5 0 0 5 ), c m和电阻率为0 . 0 0 5 f 2 - c m的电阻率标准样片标称值偏差为*1 5 %,中心电阻率重复性为0 . 8 % ( 2 a ) ，扩展不确定度为2 . 0 %，二级标准样片，中心电阻率重复性为1 . 0 % ( 2 o ) ，扩展不确定度为 3 . 0 %4 通用技术要求4 . 1 外观包装及对样片本身的要求4 . 1 . 1 标准样片应具备内外包装，外包装应具有制造厂名、吸 巨 互 二 标志，内包装应有样片的标称值、样片型号、出厂编号。4 . 1 . 2 标准样片的表面应该洁净，对不同级别的标准样片，表面质量及有关参数应符合表 3 的要求。 表 3标准样片表 面质f及几何尺寸的要求合 格 指 标 产 片 级 别标准样片表面质量项目对标准样片厚度 W与直径 D的要求国家级标准样 片样片表面经金刚砂研磨，表面没有划痕，崩边，缺口，表面没有沾 污一级标 准样 片样片表面经金刚砂研磨，表面没有明显划痕，崩边，缺口，表面没有 沽污二级标准样片样片表面经金刚砂研磨，允许表面有不妨碍正常使用与测量的微小缺陷与沾污W - 1 . O m m ，厚度标称值的偏差在士 5 rL m以内， 测量同一平面内9点中的任何一点与中心点厚度之差 在 士1 . 0 % 之 内， 直 径D _ 4 0 .mW _ 1 . 0 m m ,厚度标称值的偏差在- l o tc m以内，测量同一平面内9点中的任何一点与中心点厚度之差在 - 1 . 0 %之 内， 直径D _4 0 mmW - 1 . O m m ，厚度标称值的偏差在士 1 5 1- 以内，测量同一平面内9 点中的任何一点与中心点厚度之 差在 士1 . 5 %之内， 直径D _ 2 5 mm4 . 1 . 3 标准样片的温度修正系数标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 4 8 - 2 0 0 4标准样片的温度系数随标准样片一起给出，标准样片的温度系数见附录 A o5 计t器具控制 计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中的检验。5 . 1 检定条件5 . 1 . 1 环境条件 标准样片应在有一定环境要求的室内进行检定，不同级别的标准样片具体要求见表4的规 定。 表4 标准样片对环境的要求检定样片的级别 一 检定前标准样片恒温室放置时间的要求国家级标 准样 片一级标 准样片 标准样片检定前应在恒温室内放置4 小时以上二级标准样片 对周围环境的要求室温 2 3 C t 1 9 C ，样 品台 2 3 C t0 . 1 9 0 , 1 旷级超净室测量，室内或测量设备电磁屏蔽，电源有滤波装置，无强光直接照射，测量台应避开较强振动源，相对湿度6 5 %室温 2 3 % t 2 %，样 品台 2 3 C t0 . 1 9 C , 1 护级超净室测量， 室内或测量设备电磁屏蔽，电源有滤波装置，无强光直接照射，测量台应避开较强振动源，相对湿度6 5 %室温 2 3 土3 9 u，样 品台 2 3 土0 . 5 9 C ，在具有通风条件的清洁室内进行，应具备电磁屏蔽，电源有滤波装置，无强光直接照射，测量台应避开较强振动源，相对湿度6 55 . 1 . 2 检足装置 标准样片的检定装置分为手动测量装置和自 动测量装置， 两者中的任何一种都可以作为标准样片的标准检定装置。其中直流恒流源、数字电压表、探针头为标准器。换向开关、四探针台、架、测厚仪、游标卡尺 、 温度计等为标准辅助设备。 检定时由标准器、标准辅助设备及环境条件所引起的扩展不确定度应不大于被检标准样片的 1 / 3 ，包含因子 k取 2 05 . 1 . 2 . 1 检定标准 样片， 最少应具备下列标准测量设备中的 ( 5 . 1 . 2 . 2 或5 . 1 . 2 . 3 )任何一套。5 . 1 . 2 . 2 手动标准检定装置 1 )电气设备 a ) 直 流 恒流 源: 恒 流源 输出 电 流1 N A - 3 0 0 m A 。 允 许误 差: 1 0 1A以 上， 2 0 0 m A 以下优于士 0 . 0 5 %; I O N A以 下， 2 0 0 m A以 上优于1 0 . 1 %0 3 J J G 4 8 -2 0 0 4 b )数字电压表:测量范围O m v一 5 0 0 m V以上，电压允许误差优于 1 0 . 0 5 %0 动 无热电势转换开关。 2 )测量台 a )标准样片测量台是用一台直径大于 2 5 0 m m ，厚度大于 3 8 m m的铜块或相当质量的铜块，可用于放置被测样片作为恒温装置。该装置应有一个放温度计的小孔，并可自由 转动2 0 0 。 一 3 6 0 0 ，并 有( 5 。 的 刻度分度线。 在恒温装置上放1 2 t m一 2 5 1 x m厚的云母片，并与铜块贴牢，使样片与恒温装置之间绝缘。一级以上的标准样片测量台应有控温装置，台 面的平面度应不大于0 . 0 2 m m ，台面上应有直径为3 8 m m , 5 0 m m , 7 5 m m , l 0 0 m m ,1 2 5 m m 带主参 考面的同 心圆 刻度线。 b )四探针探头架，它应能在探针尖，无横向移动的情况下使探针均匀地下降到样品表面， 探头架的位移装置 应符合有关部标 S J / T -1 0 3 1 4 -9 2 的要求。 c )若检定一级以上的标准样片，测量台应带有三维空间方向的微调装置;调节范围应在O m m 一 2 0 m m ， 调节细度应在1 即m , d )四探针探头:探针与硅片接触时 ( 在 4 0 0 倍显微镜下观察)无明显滑移;探针间距标称值为l m m 或 1 . 5 9 m m ;曲 率半径 5 0 m ; 探针尖锥体夹角4 5 0 一 1 5 0 0 ; 相邻探针间距平均值亏 ， ，亏 2 + 3 。 与其总平均值 S之差不大于S的1 %; 探针的移游率z6 二 二 . = w f v V , fi n 、n一标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载J J G 4 8 - 2 0 0 4附录 F计算硅单晶电阻率标准样片的各种修正系数表U SF ( W I S )5 / DF ( S I D)USF( WI S)S / 刀F ( S l 刀)0. 5 0 00 . 9 9 7 00 . 0 1 0 0一 .52 80 . 6 5 50. 9 8 6 50 . 0 7 2 04 . 3 3 80. 5 0 50 . 9 9 6 70 . 0 1 2 04 . 5 2 70 . 6 6 00. 9 8 6 00. 0 7 4 04 . 3 2 70. 5 1 00 . 9 9 6 50 . 0 1 4 04 . 5 2 5 0 .6 6 50. 9 8 5 50. 0 7 6 04 . 3 1 70. 5 1 50 . 9 9 6 20 . 01 6 04 . 5 2 20 . 6 7 00. 9 8 5 00. 0 7 8 04 . 3 0 60. 5 2 00 . 9 9 6 00 . 0 1 8 04 . 5 2 00 . 6 7 50. 9 8 4 50. 0 8 0 04 . 2 9 40. 5 2 50 . 9 9 5 80 . 0 2 0 04 . 5 1 70 . 6 8 00. 9 8 4 00. 0 8 2 04 . 2 8 30. 5 3 00 . 9 9 5 50.0 2 2 04 . 5 1 30 . 6 8 50. 9 8 3 50. 0 8 4 04 . 2 710. 5 3 50 . 9 9 5 20 . 0 2 4 04 .5 1 。一0 . 6 9 00. 9 8 3 00 . 0 8 6 04 . 2 6 00. 5 4 00 . 9 9 5 00 . 0 2 6 04 . 5 0 60 . 6 9 50. 9 8 2 50 . 0 8 8 04 . 2 4 80. 5 4 50 . 9 9 4 80.0 2 8 04 .5 0 20 . 7 0 00 . 9 8 2 00 . 0 9 0 04 . 2 3 50. 5 5 00 . 9 9 4 50.0 3 0 04 .4 9 :一10 .7 0 50 . 9 8 1 20 . 0 9 2 04. 2 2 30. 5 5 50 . 9 9 4 20 . 0 3 2 04 . 4 9 310 .7 1 00 . 9 8 0 30 . 0 9 4 04. 2 1 00. 5 6 00 . 9 9 4 00 . 0 3 4 04 .4 8 80 . 7 2 00 . 9 7 9 00 . 0 9 6 04. 1 9 70. 5 6 50 . 9 9 3 80.0 3 6 04 .4 8 :一I 0 .7 3 00 . 9 7 7 50 . 0 9 8 04. 1 8 40. 5 7 00 . 9 9 3 50 . 0 3 8 04 . 4 7 610 .7 4 00 . 9 7 5 60 . 1 0 0 04 . 1 710. 5 7 50 . 9 9 3 20 . 0 4 0 04 .4 7 。一0 . 7 5 00. 9 7 4 00. 5 8 00 . 9 9 3 00 . 0 4 2 04. 4 6 1一0 7 。0. 9 7 2 40. 5 8 50 . 9 9 2 80 . 0 4 4 04 .4 5 80 . 7 7 00. 9 7 0 80. 5 9 00 . 9 9 2 50 . 0 4 6 0 一0 . 7 8 00. 9 6 9 20. 5 9 50 . 9 9 2 20 . 0 4 8 04 、 0 . 7 9 00. 9 6 7 60. 6 0 00 . 9 9 2 00 . 0 5 0 04. 4 3 60 . 8 0 00. 9 6 6 00. 6 0 50 . 9 9 1 50 . 0 5 2 0 一0 . 8 2 00. 9 6 1 60. 6 1 00 . 9 9 1 00 . 0 5 4 0 一0 . 8 4 00. 9 5 7 20. 6 1 50. 9 9 0 50 . 0 5 6 0 一一0 .8 6 00. 9 5 2 80. 6 2 00. 9 9 0 00 . 0 5 8 04 .4 0 40 . 8 8 00. 9 4 8 40. 6 2 50. 9 8 9 50 . 0 6 0 0 一 。 .9 0 00. 9 4 4 00. 6 3 00. 9 8 9 00 . 0 6 2 04 .3 8 60. 9 2 00 . 9 3 9 40. 6 3 50. 9 8 8 50 . 0 6 4 0 一1 0 .9 4 0 0 . 9 3 4 8.0. 6 4 00. 9 8 8 00 . 0 6 6 04 .36 8一1 0 .9 6 00 . 9 3 0 20 . 6 4 50. 9 8 7 50 . 0 6 8 04 .3 5 80. 9 8 00 . 9 2 6 00 . 6 5 00. 9 8 7 00 . 0 7 0 04 .3 4 81 . 0 0 00 . 9 2 1 0备注:以上数据来 自测量较薄标准样片时，为了补偿电磁场的变化，通过物理学理论计算得到。1 5J J G 4 8 - 2 0 0 4附录 G不同直径的硅单晶电阻率标准样片距边缘 6 m m处的修正系数表 ( F j】 nl n直径0 . 01 . 02 . 03 . 04 . 02 00. 9 9 1 4 00 . 9 9 0 6 30. 9 8 9 9 50 . 9 8 9 3 10. 9 8 8 8 13 00. 9 8 6 6 70 . 9 8 6 4 40. 9 8 6 2