GB T 1550-1997 非本征半导体材料导电类型测试方法.pdf
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1、ICS 77. 040. 01 日21遇B中华人民共和国国家标准GB /T 1 5 5 0 - 1 9 9 7 非本征半导体材料导电类型测试方法Standard methods for measuring conductivity ype of extrinsic semiconducting materials 1997四06-03发布1997-12-01实施国家技术监督局发布GB/T 1550-1997 前本标准等效果用美国试验与材料协会ASTMF42-88非本征半导体材料导电类型测试方法,结合我国实际情况,对国家标准GB1550一79、GB5256-85进行修订而成的,在技术内容上与AS
2、TM标准等效。为了满足需要,本标准增加了“室温电阻率大于40n. cm的错半导体材料导电类型的测定,探针采用铅或石墨等材料制作,热探针温度高于室温5。在“引用标准”中,凡我国已有国家标准的,均用相应的国家标准代替ASTMF42-88中的“引用标准”。本标准与GB1550一79、GB5256-85比较,增加了测试方法B一一冷探针法、方法D一一全类型系统测试方法,扩大了使用范围,增加了干扰因素一章,这就使本标准更好地满足国内半导体材料生产厂、用户对晶镜、晶片的测试要求。本标准从生效之日起,代替GB1550 79、GB5256-850 本标准由中国有色金属工业总公司提出。本标准由中国有色金属工业总公
3、司标准计量研究所归口。本标准起草单位:峨崛半导体材料厂。本标准主要起草人:陈永同、刘文魁、吴福立。1 范围中华人民共和国国家标准非本征半导体材料导电类型测试方法Standard methods for measuring conductivity type of extrinsic semiconducting materials 1. 1 本标准规定了非本征半导体材料导电类型的测试方法。GB/T 1550-1997 GB 1550一79代替GB5256 85 本标准适用于非本征半导体材料导电类型的测定,其中较详细地规定了错和硅导电类型的测试方法。本标准方法能保证对均匀的同一导电类型的材料测得
4、的可靠结果,对于非均匀试样,可在其表面上测出不同导电类型区域。本标准方法不适用于分层结构试样,如外延片的导电类型的测定。1. 2 本标准包括四种测试方法。1. 2. 1 方法A一热探针,热电势导电类型测试方法。1. 2. 2 方法B一一冷探针,热电势导电类型测试方法。1. 2. 3 方法C一一点接触,整流导电类型测试方法。1. 2. 4 方法D一一全类型系统测试方法。1. 2. 4. 1 方法D1整流导电类型测试方法。1. 2. 4. 2 方法D2一一热电势导电类型测试方法。1. 3 方法A,对室温电阻率1000 n. cm以下的n型和p型硅,可给出可靠的测试结果。1. 4 方法B,对室温电阻
5、率20n. cm以下的n型和p型错,室温电阻率1000 n. cm以下的n型和p型硅,可给出可靠的测试结果。1. 5 方法C,对室温电阻率11000 n. cm之间的n型和p型硅,可给出可靠的测试结果。而对于错材料,此方法不宜采用。1. 6 方法D1,适用于室温下电阻率o.1 1 000 n. cm的n型和p型硅材料。1. 7 方法队,适用于室温电阻率0.0020.1n. cm的n型和p型硅材料。1. 8 这些方法也可用于测定电阻率超过上述范围的错和硅材料,但对超出诸范围的适用性未经实验验证。1. 9 如果用这些方法不能得到满意的结果,建议采用GB4326中阐述的“霍耳效应测试方法”来测定试样
6、的导电类型。2 引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列最新版本的可能性。GB/T 1552-1995硅、错单晶电阻率测定直排四探针法GB 4326 84 非本征半导体单晶霍耳迁移率和霍耳系数测量方法GB/T 14264一93半导体材料术语国家技术监督局1997-06-03批准1997-12-01实施1 GB/T 1 5 5 0-1 9 9 7 3 方法提要3.1 方法A和方法B:在这两种方法中,具有不同温度的两只金属探针接触试样后,在两只探针间产生热电势信号,依此可检验出试样的导电
7、类型。当试样为n型时,相对于较冷的探针,较热的探针呈现为正极,若为p型,则呈现为负极。用一只中心刻度为零的电压表或微安表,可观察到这种极性指示。由于最大温差发生在加热或致冷的探针周围,因此所观察到前信号极性是由这两只探针接触试样部分的导电类型所决定的。3. 2 方法C:本方法通过半导体一金属点接触的电流方向,可确定半导体的导电类型。当半导体试样为负极时,金属点接触与n型半导体间会有电流通过。将一个交变电压加在半导体一金属点接触和另一个大面积欧姆接触之间,则在中心刻度为零的微安表、示波器和曲线示踪仪上可观察到电流的方向。由于在半导体一金属点接触处出现整流现象,而在大面积欧姆接触处则不会发生,因此
8、电流的方向是由半导体一金属点接触处试样的导电类型所决定的。3. 3 方法D1:本方法用点接触反向偏置所需的电压极性来确定试样的导电类型。在接触试样的两个触点间加一个交变电压,在上半个周期内,一个触点会反向偏置,并承受大部分电压降。在紧接着的下半个周期内,这个触点将是正向偏置,与上半个周期相比,触点上的电压降要小得多,这相互起伏的电压降中有直流分量,而该直流分量,通过第三个触点可检测出。3. 4 方法D2:在试样上使一对接触点1-2间通一个交变电流,这样在试样上建立了一个热梯度。由另一对触点3-4可检测出该热梯度形成的热电势。对于n型材料,触点3是较热的,相对于触点4,触点3将呈正电位;而对于p
9、型材料,相对于触点4,触点3将呈现为负电位。注:方法D2文中的“1、2、3、4”是如图7所示探针顺序号。4干扰因素4. 1 方法A一一热探针法4. 1. 1 一些高电阻率的硅和错试样,由于其电子迁移率高于空穴迁移率,在热探针的温度下大多呈现为本征半导体材料。因此,在此温度下其热电势总是负的。4. 1. 2 热探针上覆盖有氧化层,会造成不可靠的测试结果。4, 1.3 探针压力不足,室温电阻率高于40n. cm的n型错材料,会呈现p型导类型。4.2 方法B一一冷探针法4. 2. 1 应使冷探针上不结冰。在通常大气环境下长期使用,冷探针上结冰后,发现得出错误的结果。4.2.2 冷探针上覆盖有氧化层,
10、会造成不可靠的测试结果。4. 2. 3 探针压力不足,室温电阻率高于20n. cm的n型错材料,会呈现p型导电类型。4.3 方法C一一整流法4. 3. 1 该方法表示的是试样原始表面的导电类型。试样表面若有氧化层,相当于其表面有一层绝缘层,其结果会导致电压表无指示。4. 3. 2 若大面积欧姆接触不稳定,有时会使表头读数相反;点接触压力较重,可使大面积欧姆接触变成了一个良好的整流接触,也可使表头读数相反。4. 3. 3 手或其他物品接触试样所引起的寄生干扰会导致错误读数。4, 3. 4 不推荐使用化学腐蚀试样表面的方法。各种腐蚀剂和腐蚀操作会引起试样表面特征不可控制的变化。4,4 方法D一一全
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