中華 人 民共和 國國家 標(biāo) 準(zhǔn)半導(dǎo)體硅片電阻率及硅薄膜薄層電 阻測 定非接觸 渦流 法G B / T 6 6 1 6 - 1 9 9 5T e s t m e t h o d f o r m e a s u r i n g r e s i s t i v i t y o f s e mi c o n d u c t o r s i l i c o n o r s h e e t r e s i s t a n c e o f s e mi c o n d u c t o r f i l m s w i t h a n o n c o n t a c t e d d y - c u r r e n t g a g e代替 6 6 1 6 -8 61 主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了硅片體電阻率和硅薄膜薄層電阻的非接觸渦流測量方法 本標(biāo)準(zhǔn)適用于測量直徑或邊長大于 3 0 m m, 厚度為。 . 1 -1 m m的硅單晶切割片、 研磨片和拋光片( 簡稱硅片) 的電阻率及硅薄膜的薄層電阻。 測量薄膜薄層電阻時(shí)， 襯底的有效薄層電阻至少應(yīng)為薄膜薄層電 阻的1 。 。 。 倍。 硅片 休電 阻 率和 硅薄 膜薄層電 阻 測 量范圍 分別為1 . 0 X 1 0 - 2 X 1 0 t 2 c m和2 -3 X 1 0 n / 日2 方法提要 將硅片試樣平插入一對共軸渦流探頭( 傳感器) 之間的固定間隙內(nèi)， 與振蕩回路相連接的兩個(gè)渦流探頭之間的交變磁場在硅片上感應(yīng)產(chǎn)生渦流。為使高頻振蕩器的電壓保持不變， 需要增加激勵電流， 而增加的激勵電流值是硅片電導(dǎo)的函數(shù)。通過測量激勵電流的變化即可測得試樣的電導(dǎo)當(dāng) 試樣厚度已知時(shí)， 便可計(jì)算出試樣的電阻率。， 一 G一 tR . 。 (1)式中: P 試樣的電阻率， n c m;G 一 一 試樣的薄層電導(dǎo)， S ;R 試樣的薄層電阻， n;t 一一試樣中心的厚度( 測薄膜時(shí)厚度取 。 . 0 5 0 8 c m) c m3 測量裝置3 門電學(xué)測量裝置3 . 1 . 1 禍流傳感器組件 由可供硅片插入的具有固定間隙的一對共軸線探頭， 放置硅片的支架( 需保證硅片與探頭軸線垂直) ， 硅片對巾裝置及激勵探頭的高頻振蕩器等組成。傳感器可提供與硅片電導(dǎo)成正比的輸出信號。渦流傳感器組件的結(jié)構(gòu)見圖1國家技術(shù)監(jiān)瞥局 1 9 9 5 一 0 4 - 1 8 批準(zhǔn)1 9 9 5 一 1 2 - 0 1 實(shí)施免費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)下載網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t )c s / T 6 6 1 6 一1 9 9 5卜探頭圖 1 渦流傳感器組件示意圖3 . 1 . 2 信號處理器。 用模擬電路或數(shù)字電路進(jìn)行電 學(xué)轉(zhuǎn)換， 把薄層電導(dǎo) 信號轉(zhuǎn)換成薄層電 阻值。當(dāng)被測試樣為硅片時(shí)， 通過硅片的厚度再轉(zhuǎn)換為電阻率。 處理器應(yīng)具有顯示薄層電阻或電阻率的功能。 當(dāng)試樣未插入時(shí)應(yīng)具有電導(dǎo)清零的功能。3 . 2 標(biāo)準(zhǔn)片和參考片3 . 2 . 1 標(biāo)準(zhǔn)片。 電阻率標(biāo)準(zhǔn)片的標(biāo)稱值分別為0 . 0 1 , 0 . 1 , 1 , 1 0 , 2 5 , 5 和1 8 0 n， c m. 選擇合適的電 阻率標(biāo)準(zhǔn)片用于校正測量設(shè)備， 并需定期檢定。電 阻率標(biāo)準(zhǔn)片與待測片的厚度偏差應(yīng)小于士2 5 %.3 . 2 . 2 參考片。 用于檢查測量儀器的線性。 參考片電 阻率的 值與表1 指定值之偏差應(yīng)小于士I o Y,。 其厚度與硅片試樣的厚度偏差應(yīng)小于士2 5 %, 表 1 檢查儀器線性的參考片的電阻率值測量范圍 n c m參考片的電阻率 n c m0 . 0 0 1 - 0 . 9 9 90 . 0 10. 0 30 . 1 00 . 3 00 . 9 00 . 1 - 9 9 . 90 . 9 0 3 O 3 0 9 03 . 2 . 3 標(biāo)準(zhǔn)片和參考片至少應(yīng)各有5 片， 數(shù)值范圍應(yīng)跨越儀器的全量程。如試樣的電阻率或薄層電阻范圍比 較狹窄時(shí)， 標(biāo)準(zhǔn)片和參考片的數(shù)值范圍至少應(yīng)大于試樣的范圍。3 . 3 測厚儀與溫度計(jì)3 . 3 . 1 非接觸式硅片厚度測量儀或其他測厚裝置。33 . 2 溫度計(jì)， 準(zhǔn)確到 。 . I -C免費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)下載網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t )G B / r 6 6 1 6 一 1 9 9 54 測量程序4 . 1 A il 量環(huán)境4 . 1 . 1 環(huán)境溫度保持在2 3 士5 C4 . 1 . 2 環(huán)境相對濕度保持在7 0 %以下4 . 1 . 3 測量環(huán)境應(yīng)有電磁屏蔽。4 . 1 . 4 電源應(yīng)有濾波， 防止高頻干擾4 . 1 . 5 環(huán)境應(yīng)有一定的清潔度。4 門. 6 儀器按規(guī)定時(shí)間預(yù)熱， 待標(biāo)準(zhǔn)片、 參考片及硅片試樣溫度與 環(huán)境溫度平衡后方可進(jìn)行測量4 . 2 儀器的校正4 . 2 . 1 測量環(huán)境溫度T, 精確到。 . 1 C。4 . 2 . 2 輸入一片電阻率標(biāo)準(zhǔn)片的厚度值4 . 2 . 3 按公式( 2 ) 將電 阻率標(biāo)準(zhǔn)片2 3 時(shí)的標(biāo)定值p ( 2 3 ) 換算成m度T時(shí)的電阻率值p ( T ) p ( T )=p ( 2 3 ) C l +C , ( T一 2 3 ) ) ， 一 ( 2)式中: T 環(huán)境溫度， C; C T 硅單晶電阻率溫度系數(shù)， 見G B / T 1 5 5 2 中的表9 , 0 c m / f l c m ; p ( 2 3 ) 一 一2 3 時(shí)的電阻率, S 1 c m; 爪T ) 環(huán)境溫度1 時(shí)的電阻率, d l c m.4 . 2 . 4 將標(biāo)準(zhǔn)片正面向 上放在支架上， 插入上下兩探頭之間。 硅片中心偏離探頭軸線不大于2 m m 按p ( T ) 值對儀器進(jìn)行校正。4 . 2 . 5 采用其他電 阻率標(biāo)準(zhǔn)片按4 . 2 . 2 - 4 . 2 . 4 步驟繼續(xù)校正儀器， 直至符合要求4 . 3 儀器線性檢查4 . 3 . 1 根據(jù)試樣電阻率的范圍選擇一組( 5 塊) 電阻率參考片( 見表1 ) 。 每塊參考片在輸入厚度后， 由支架插入上卜 探頭之間， 其中心偏離探頭軸線不大于2 m m， 依次測量每塊參考片在環(huán)境溫度下的電阻率值。按( 3 ) 式將每塊參考片在環(huán)境溫度T時(shí)測得的電 阻率值P ( T ) 換算成2 3 時(shí)的電 阻率值p ( 2 3 ) p ( 2 3 )=p ( T ) C 1一C T ( T一 2 3 ) ) 一 一 ( 3)選擇適當(dāng)?shù)谋?例， 作出電阻率測量值與標(biāo)定值的關(guān)系圖， 在圖中標(biāo)上5 個(gè)參考片的數(shù)據(jù)點(diǎn)， 見分別按式( 4 ) 、 式( 5 ) 計(jì)算出各參考片的電 阻率允許偏差范圍的最大值和最小 值。在圖2 中畫出了L，J。月3323車4.圖本2 條直線分別對應(yīng)于各參考片電阻率的最大值和最小值。最大值一標(biāo)定值 +5 %標(biāo)定值 +1 個(gè)數(shù)字最小值 =標(biāo)定值一5 %標(biāo)定值一1 個(gè)數(shù)字 : :4 . 3 . 5 線性檢查步驟如下:4 . 3 . 5 . 1 如果5 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)全部位于兩條直線之間， 那么儀器在全量程范圍內(nèi)達(dá)到線性要求， 可 進(jìn)行測量4 . 3 - 5 . 2 如果位于兩 條直線之間的數(shù)據(jù)不足3 點(diǎn)， 應(yīng)對設(shè)備 重新調(diào)整和校正， 并 重復(fù)4 . 2 條步驟， 以滿足測量的線性要求。4 . 3 . 5 . 3 如果只有3 個(gè)或4 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)位于兩條直線之間， 則在由這些相鄰的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)所限定的量程范圍內(nèi)， 儀器可以使用。免費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)下載網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t )G B / T 6 6 1 6 一 1 9 9 5夕/E屯。召瑪嶺棄升亡1冬一。2 口4 日 電陰 卜 已知值圖 2 線性檢查圖4 . 4 測量4 . 4 . 1 輸入硅片試樣的厚度值， 如果測量薄膜的薄層電阻， 可輸入薄膜加上襯底的總厚度4 . 4 . 2 將硅片試樣正面向上放在支架上， 插入上下兩探頭之間。硅片中心離探頭軸線偏差不大干2 m m， 記錄電阻率顯示值。4 . 4 . 3 需根據(jù)公式( 3 ) 將顯示值換算成p ( 2 3 )4 . 4 . 4 為避免渦流在硅片上造成溫升， 測量時(shí)問應(yīng)小于1 s5 精密度 采用電阻率小于 1 2 05 1 c m的9 個(gè)試樣在7 個(gè)實(shí)驗(yàn)室 8 臺儀器上進(jìn)行了循環(huán)試驗(yàn)， 得到木方法多實(shí)驗(yàn)室精密度為士1 2 %( R 3 5 )6 試驗(yàn)報(bào)告6 . 飛 試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容: a . 試樣編號; b電 阻率標(biāo)準(zhǔn)片及參考片 代號; c環(huán)境溫度; d 試樣電阻率杯T ) ， 。 c m; e . 溫度修正后的電阻率p ( 2 3 ) , n c m; f ， 本標(biāo)準(zhǔn)編號; 9 . 測量者; h . 測量日 期。免費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)下載網(wǎng)( w w w . f r e e b z . n e t )c u /