GB T 6616-1995 半导体硅片电阻率及硅薄膜薄层 电阻测定 非接触涡流法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准半导体硅片电阻率及硅薄膜薄层电阻湖定非接触涡流法GB!T 661 6 1 995 Test method for measuring resistivity of semiconductor silicon or sheet resis阳nceof semiconductor 代替6616-8G films with a noncontact eddy-current gage 1 主题内容与适用范围本标准规忘了硅片体电阻率和硅薄膜薄层电阻的非接触涡流测量方法。本标准适用子测量直径或边长大于30mm、厚度为口.11mm的砖单晶切割片、研磨片和抛光片(简称石中片)的电阻率及

2、硅薄膜的薄层电阻。测量薄膜薄层电阻时，衬底的有效薄层电阻至少应为薄膜薄层电阻的1倍。砖片体电阻率和砖薄膜薄层电阻测量预围分别为1.0Xl032X102n. cm和23X10 n!Ll 2 方法提要将硅片i式样平插入一对其轴涡流探头(传感器)之间的固定间隙内，与振荡回路相连接的两个涡流探头之间的交j:磁场在硅片上感应产生祸流。为使高频振荡器的电压保持不变，需要增加激励电流，而增加的激励电流值是砖片电导的函数。通过测量激励电流的变化即可测得试样的电导。、叶试样厚度已知时，便可Hl出试样的电阻率。p-七三tR) l ( 式中试样的电阪卒，0. cm; (;-一试伴的薄层电导，S;R 试样的精层电阻，

3、0，t 试样中心的厚度(测薄膜时厚度取0.0508 cm) , Cffi 3 ;Ij量装置3. 1 电学测量装进3. 1. 1 涡流传感器组件。由可供硅片插入的具有固定间隙的一对共轴线探头，放晋硅片的支架(需保证硅片与探头轴线垂直)，硅片对巾装置放激励探头的高频振荡器等组成。传感器可提供与硅片电导成，1:比的输出信号。涡流传感器组件的结构见图L国家技术监督局1995-0418批准1995-1201实施326 GB/T 6616-1995 i探头付扣住.r饭荡拇立维F探头图1涡流传感器组件示意图3. 1.2 信号处理器。用模拟电路或数字电路进行电学转换，把薄层电导信号转换成薄层电阻值。当被测试样

4、为硅片时，通过硅片的厚度再转换为电阻率囚处理器应具有显示薄层电阻或电阻萃的功能。斗1试样未插入时应具有电导清零的功能。3. 2 标准片和参考片3.2.1 标准片。电阻率标准片的标称值分别为0.01，0.1，1，10，25，75和180ncmo选择合适的电阻率标准片用于校正测量设备，并需定期检定。电阻率标准片与待测片的厚度偏差应小于士25%。3.2.2 参考片。用于检查测量仪器的线性。参考片电阻率的值与表I指定值之偏差应小F士O%。其厚度与硅片试样的厚度偏差应小于士25%。表l检查仪器线性的参考片的电阻率值测量范围参考片的电阻率n.巳m。.cm 0.01 O. 03 0.001-0.999 。1

5、00.30 0.90 0.90 3 0.1-99.9 10 30 90 3.2.3 标准片和参考片至少应各有5片，数值范围应跨越仪器的全量程。如试样的电阻率或棒层电阻击E围比较狭窄时，标准片和参考片的数值范围至少应大于试样的范闹。3.3 测厚仪与温度计3. 3. 1 非接触式硅片厚度测量仪或其他测厚装世囚3. 3. 2 温度计，准确到o. C。327 4 测量程序4. 1 测量环境4. 1. 1 环境温度保持在23士5。4. 1. 2 环境相对湿度保持在70%以下。4. 1. 3 测量环境应有电磁屏蔽。4.1.4 电源应有滤波，防止高频干扰u4. 1.5 环境应有一定的清洁度。GB/T 661

6、6-1995 4. 1.6 仪器按规定时间新热，待标准片、参考片及硅片试祥温度与环境温度平衡后厅可进行测量u4.2 仪器的校正4.2.1 测量环境温度，精确到O.lC。4.2.2输入片电阻率标准片的厚度值。4.2.3 按公式(2)将电阻率标准片23C时的标定值p(23)换算成温度T时的电阻率值T)。p(T) = p(23) (l + CT(T - 23)J ( 2 ) 式巾:T-一环境温度，c ; CT 硅单晶电阻率温度系数，见GB/T1552中的表9，0 cm/!l crn C; p(23)-23C时的电阻率，0.cm; p(T)一环境温度T时的电阻率.0 Cffio 4.2.4 将标准片正

7、面向上放在支架上，插入主下两探头之间。硅片中心偏离探头轴线不大于2mmo按p(T)值对仪器进行校正。4.2.5 采用其他电阻率标准片按4.2. 24. 2. 4步骤继续校正仪器，直至符合要求。4.3 仪器线性检查4. 3. 1 根据试样电阻率的范围选择一组(5块)电阻率参考片(见表1)。每块参考片在输入厚度后，由支架插入上F探头之间，其中心偏离探头轴线不大于2mm.依次测量每块参考片在环境温度下的电阻率值。4.3.2 按(3)式将每块参考片在环境温度T时测得的电阻率值p(T)换算成23C时的电阻率值(23)。p(23) = p(T)(l - CT(T - 23) . . . .( 3 ) 4.

8、3.3 选择适当的比例，作出电阻率测最值与标定值的关系图，在图中标上5个参考片的数据点咱见图204.3.4 分别按式(4)、式(5)计算出各参考片的电阻率允许偏差范围的最大值和最小值。在图2中画出2条直线分别对应于各参考片电阻率的最大值和最小值。最大值二标定值+5%标定值+1个数字( 4 ) 最小值z标定值5%标定值一1个数字. . . . . ( 5 ) 4.3.5 线性检查步骤如下:4. 3. 5. 1 如果5个数据点全部位于两条直线之间，那么仪器在全最穰范周内达到线性要求，时进行测量。4.3.5.2 如果位于两条直线之间的数据不足3点，应对设备重新调整和校正，并重复4.2条步骤，以满足测

9、量的线性耍求。4.3. 5. 3 如果只有3个或4个数据点位于两条直线之间，则在由这些相邻的最高点和最低点所限定的量程范围内，仪器可以使用。328 4.4 测量E U 。lll 抖。型tiO!民革斗争至-eJ _() 20 GB/T 6616-1995 2(1 60 阳11 ()() 也悦和已知值，Q.cm 图2线性检查图4. 4. 1 输入硅片试样的厚度值，如果测量薄膜的薄层电阻，可输入薄膜加上衬底的总厚度。4. 4. 2 将硅片试样正面向上放在支架上，插入上下两探头之间。硅片中心离探头轴线偏差不大于2 mm，记录电阻率显示值。4.4.3 需根据公式(3)将显示值换算成p(23)。4.4.4

10、 为避免涡流在硅片上造成温升，测量时间应小于1So 5 精密度采用屯阻率小子1200 cm的9个试样在7个实验室8台仪器上进行了循环试验，得到本方法多实验室精密度为士12% (R3S)。6 试验报告6. 1 试验报告应包括以下内容:a 试样编号;b. 电阻率标准片及参考片代号;C. 环境温度;d. 试样电阻率p(1),0. cm, e. 混度修正后的电阻落户(23)，0.cm, f. 本标准编号;g. 测量者，h. 测量日期。32Q G8/T 6616-1995 附加说明:本标准由中罔有色金属下-业总公司提出。本标准由七海有色金属研究所负责起草。本标准主耍起草人林敏敏、张主芬、夏锦禄。本标准等效采用美国材料与试验协会标准ASTMF673-90半导体晶)电阻率及半导体薄HE薄层电阻测定非接触涡流法。j3