1、中华人民共和国国家标准硅外延层、扩散层和离子注人薄层电阻的测定直排四探针法Tcst method for sheet resistance of siJicon 叩itaxi时，diffusedand ion-implanted layers using a coUinear four-probe array 1 主题内容与适用范围GB/T 1 41 4 1 - 93 本标准规定了用直排四探针测量硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的方法。本标准适用于测量直径大于10.0mm用外延、扩散、离子注入到醉圆片表面上或表面F形成的薄层的平均薄层电阻。硅片基体导电类型与被测薄层相反。对于厚度为O.2:
2、lm的薄层，测量范围为2505 000 0，对于厚度不小于3m的薄层，薄层电阻的测量F限叮达00。2 slm标准GB 6615 硅片电阻率的直排囚探针测试方法GB 11073 硅片径向电阻率变化的测量方法3方法提要使用直排囚探针测量装置、使直流电流通过试样上例外探针，测量两内拘捕之间的电位差，计出薄层电阻。4试l4. 1 氢氟酸(pl.15日/mU。4.2 水，电阻率大于2MO. cm(25 C)。4. 3 三氯乙烯，95%。4.4 甲醇，99.5 %。4.5 干燥氮气。5 测量仪器5. 1 探针系统5. 1. 1 探针为具有4501500角的困锥形碳化鸽探针。针尖半径分别为35100m，H)
3、O250 I月n的半球形或半径为50125m的平的饲截面。5.1.2 探针与试样压力分为小于0.3N及O.3O. 8 N两种。5. 1. 3 探针(带有弹簧及外引线)之间或探针系统其他部分之间的绝缘电网至少为100户5. 1.4 探针排列和间E:四探针应以等距离直线排列。探针间距及针尖状况应符合GB6G15中:).1绘的规定。国家技术监督局1993-02-06批准1993-10-01实施GB/T 14141-93 5.2 祥品台和探针架5. 2. 1 样品台和探针架应符合GI36615中3.4条的规定。5. 2. 2 样品台上应具布旋转360的装贺。真误差不大于土5, 5.3 测量装FI测量装
4、匠的典型电路见F阁。桓流泪眼标准电阻、.品一电(在计位流ij或电子也压麦jjl;j iYE 江Jj飞电恤阳关银针系统典型的电路示意图5. 3. 1 恒流源按表1的推荐值提供试样所需的电流。精度为士0.5%。表I测量薄层电阻所要求的电流值1悻层电阻，。测试电流2.0-25 10 mA 25-250 1 mA 2502 500 100A 士2500._.Z5 000 10 fLA 25 000 lA 电流换向开关。5. 3. 2 5. 3. 3 标准电阻z按表2的i薄层电阻范围选取所需的标准电阻。精度。.05级。表2不同薄层电阻范围所用标准电阻薄层电阻，0标准电阻，。2. O25 0 25250
5、100 2502 500 1 000 2 50025 000 10 000 25000 I归)000 5. 3. 4 双刀双掷电位选择开关。5. 3. 5 电位差计和电流汁或数字电压表，最程为llOOmV咽分辨率为0.1%。5. 3. 6 屯T-测量装营造用性应符合GB6615中5.2条的规定。5. 4 欧惆哀，能指尽阻值高达10n的漏电阻。飞yiGB/T 14141-93 5. 5 温度汁。40C，最小刻度为0.1C。5. 6 化学实验室器具，如塑料烧杯、最杯和适用于酸和溶剂的涂塑慑子等。6试样制备按下列步骤清洗试样:6. 1 试祥在三氯乙烯中漂洗约1mino 6.2 用甲醇漂洗干净。6.
6、3 用氮气吹干。6.4 放入氢氟酸中清洗约1ffiilo 6.5 用水洗净。6.6 用甲醇漂洗干净。6. 7 用氮气吹干a6.8 如果试祥在制作后3h内进行测量，且直置于净化层流通风柜内，贝rJ省去6.16.7条操作。1 测量步骤7.1 整个测试过程应在无光照，无高频和无振动下进行。7.2 用干净涂塑慑子或吸笔将试样置于样品台上，试样放置的时间应足够长，达到热平衡时，试样温度为23土1C。7.3 对于薄层厚度小子3m的试样，选用针尖半径为100250m的半球形探针或针尖半径为50125m平头探针，针尖与试样问压力为O.3O.8N;对于薄层厚度不小于3m的试样，选用针尖半径为35lOOm半球形探
7、针，针尖与试样间压力不大于0.3N。7.4 将探针F降到试样表面，使四探针针尖端阵列的中心落在试样中心1mm范围内。7.5 接通电流，令其任一方向为正向，调节电流大小见表1所给出的某合适值，测量并记录所得数据。所有测试数据至少应取三位有效数字。7.6 改变电流方向，测量、记录数据目7.7 关断电流，抬起探针装置。7.8 对仲裁测量，探针间距为1mm，将样品台分别旋转30土50，重复7.47. 7条的测量步骤，测5组数据。B 测量结果计算8. 1 对于每一测量位置，计算正、反向电流时试样的电阻值:Rf VfR,/V,f Vtflf 且 V fi_/V,. V./I. 式中Rr一通过正向电流时试样
8、电阻，0.;R.卢-i盖过反向电流时试样电阻，也If一通过试样的正向电流，mA;1.-通过试样的反向电流，mA;V，一通过正向电流时试样两端的电位差，mV;V.一一通过反向电流时试祥两端的电位差，mV;V，(一通过正向电流时标准电阻两端的电位差，mV;V 通过反向电流时标准电阻两端的电位差，mV;扎一标准电阻阻值.0， . ( 1 ) ( 2 ) 、可直接测量电流时，采用式(1)、式(2)最右边的形式。对F仲裁测量，也与R.之差的绝对值必须小;=;: l GB!T 1 4 1 4 1-9 3 于较大值的5%0. 2 计算每一测量位置的平均电阻且mgR明=t(Rr+Rr)(.1 ) 8. 3 计
9、算试样平均直径D与平均探钊间距Sz比，由GB11073表2中查出修正因FF . 4 计算几何修正因于FF F, X FE. . ( 4 ) 式中.1吵探针修E因于，F2 限定直径试样修正因于.8.5 计算每句测量位量在所测温度时的薄层电阻R,(T) R阳XF.山. .( 5 ) 式中2且刷一一某位置第2次测量的平均电阻，i=1，2，3.4.5。. 6 计算总平均薄层电阻sG T R SZ叫l-kd 一T E 8.7 计算标准偏差s(主w. ( 7 ) 9 精密度本方法对于薄层厚度不小于3m的试样，多实验室测量精密度为士12%(R2S1，Xtf薄层厚度小于3阻的试样，多实验室测量精密度为土10%(R2S)。10 试验报告10. 1 试验报告应包括以下内容，a. 试样编号，b. 试梓种类gc 测量电流，d. 探针压力，e 测试温度f. 试样薄层电阻sg 丰标准编号;h 测量单位、测量者和测量日期。10. 2 对仲裁!J量，报告还应包括对探针状况、电测装置的精度、所测原始数据及处理结果。附加说明.丰标准由中国有色金属工业总公司提出。本标准由峨眉半导体材料研究所负责起草。本标准主要起草人张新、郑绪明。本标准等效果用ASTMF374-84砖外延层、扩散居和离子投入层薄层电阻亘排四探针测试1j法对予准。:;32
