JJF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF 1760—2019
硅单晶电阻率标准样片校准规范
Calibration Specification for
Standard Slices of Single Crystal Silicon Resistivity
2019-09-27发布
2020-03-27实施
国家市场监督管理总局发布 JJF1760—2019
硅单晶电阻率标准样片
校准规范
JJF 1760—2019 代替JJG48—2004
Calibration Specification for Standard Slices of
Single Crystal Silicon Resistivity
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：福建省计量科学研究院
本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释 JJF1760—2019
本规范主要起草人：
高英 （中国计量科学研究院）李兰兰（中国计量科学研究院）
参加起草人：
罗海燕 （福建省计量科学研究院）杨爱军（福建省计量科学研究院） JJF1760—2019
目 录
引言 1
(Ⅱ) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (3) (3) (4) (4) (4) (4) (5) (6) (7) (7) (8) (10) (11) (16) (17) (18)
范围· 2 引用文件 3 术语和计量单位· 3.1电阻率. 3. 2 厚度 3.3 直径· 3. 4 薄层电阻· 3.5 导电类型 3.6 四探针 3.7 局部径向电阻率均匀性 4 概述 5 计量特性 5. 1 标准样片电阻率的测量范围 5. 2 标准样片的电阻率标称值 5.3 标准样片应具备的参数及性能要求 6校准条件. 6.1 环境条件.. 6.2 校准用设备 7校准项目和校准方法. 7. 1 校准项目… 7. 2 外观检查· 7. 3 导电类型判别 7. 4 直径测量 7. 5 厚度测量· 7. 6 电阻率或薄层电阻测量· 7. 7 局部径向电阻率均匀性测量： 8 校准结果表达· 9
.:
复校时间间隔附录A 原始记录格式附录 B 校准证书内页格式附录 C 主要项目校准不确定度评定示例附录 D 标准样片厚度修正系数表附录E 标准样片直径修正系数附录F 标准样片电阻率温度系数表
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I JJF1760—2019
引言
本规范依据JJF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1一2012 《测量不确定度评定与表示》编写。
本规范代替JJG48一2004《硅单晶电阻率标准样片》，与JJG48一2004相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：
增加了引言、引用文件、术语和计量单位；删除了硅单晶电阻率标准样片的级别分类；删除了硅单晶电阻率标准样片的清洗方法；修改了电阻率的测量范围，由原来的0.0052·cm～50002·cm改为 0.0032cm~10002.cm; 修改了硅单晶电阻率标准样片直径的校准方法；修改了硅单晶电阻率标准样片厚度的校准方法；修改了硅单晶电阻率标准样片径向电阻率均匀性的校准方法。
本规范的历次版本发布情况：
JJG48—2004; JJG48—1990。
II JJF1760—2019
硅单晶电阻率标准样片校准规范
1范围
本规范适用于电阻率在0.0032·cm～1000Q2·cm之间的硅单晶电阻率标准样片的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件： JJG508一2004四探针电阻率测试仪 GB/T14264半导体材料术语凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文
件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3术语和计量单位
3.1电阻率resistivity
荷电载体通过材料受阻程度的一种量度。电阻率是电导率的倒数。符号为0，单位为2·cm。 3.2厚度thickness
通过晶片上一给定点垂直于表面方向穿过晶片的距离。通常以晶片几何中心的厚度为该晶片的标称厚度。单位为um。 3.3直径diameter
横穿圆片表面，通过晶片中心点且不与参考面或圆周上其他基准区相交直线的长
度。单位为mm。 3.4薄层电阻sheetresistance
半导体或薄金属膜的薄层电阻，与电流平行的电势梯度对电流密度和厚度乘积的比。又称方块电阻。符号为R，，单位为Q/。 3.5导电类型conductivitytype
半导体材料中多数载流子的性质所决定的导电特征。
3.6四探针fourpointprobe
测量材料电阻率的一种点探针装置。其中一对探针用来通过流经样片的电流，另一对探针测量因电流引起的电势差。 3.7局部径向电阻率均匀性regionaluniformityofradialresistivity
晶片中心点与偏离晶片中心半径10mm范围内的若干对称分布的设置点（典型设置取偏离中心点半径5mm处和半径10mm处）间电阻率的变化。用最大差值除以中间值，以百分数表示。
1 JJF1760—2019
4概述
硅单晶电阻率标准样片（以下简称标准样片）是选用高纯多晶硅经多种工艺制备的单晶实物标准。由不确定度已知的标准装置，对该实物标准的电阻率值给予标定，使用时以标准样片为准，对电阻率参数进行量值传递
标准样片电阻率的校准是用一套直排四探针测量装置进行测量，并通过数据处理获得标准样片的电阻率。如图1所示，直流电流从两外侧探针流过，测量两内侧探针之间电势差，标准样片的电阻率值则根据电压电流比及样片有关的几何尺寸修正因子计算得到。
测量装置的原理图如下：
RN
直
流数字电压
标准直流电源。
表
图1用标准四探针测试仪校准标准样片的原理图
K,一换向开关；Rx一标准电阻；D一探针接线；Kz一无热电势开关；Rx一被校标准样片
5计量特性 5.1 标准样片电阻率的测量范围
电阻率的测量范围为0.0032·cm～1000Q·cm。 5.2标准样片的电阻率标称值
标准样片的电阻率标称值见表1。
表1标准样片的电阻率标称值
10 11 12
序号电阻率标称值/α·cm
2
5
6
7
1
8
3
L
500 1000
0.0030.01 0. 1 0. 3
1
5
10
30
100
200
5.3 标准样片应具备的参数及性能要求 5.3.1标准样片应标注电阻率或薄层电阻标称值。 5.3.2标准样片还应附有下列参数或数据：导电类型、直径值、厚度值、局部径向电阻率均匀性和温度系数。未发生外观物理变化的标准样片需要复校准时，可不必重复测量以上参数 5.3.3标准样片电阻率实际值与标称值的最大允许偏差应在土20%范围以内 5.3.4标准样片电阻率实际值取10次测量平均值，标准偏差应优于0.2%。 5.3.5标准样片的厚度值范围应在400um～700um之间。 2 JJF1760—2019
5.3.6标准样片的局部径向电阻率均匀性应在3%以内。
注：以上技术指标不作合格性判别，仅提供参考。
6校准条件
6.1环境条件
标准样片应在无强光直接照射、满足实际校准需求的环境条件下进行校准，推荐使用104级超净屏蔽室。校准前，应在符合以下条件的室内放置4h以上。
1）环境温度：23℃士1℃； 2）相对湿度：20%~65%； 3）电源：220V士22V，频率：50Hz士1Hz； 4）周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。
6.2校准用设备
校准用设备可为手动测量装置或自动测量装置。
6.2.1手动测量装置
a）测量设备 1）直流恒流源：输出电流为1uA～100mA，最大允许误差为士0.1% 2）数字电压表：测量范围为100nV～100mV，最大允许误差为士0.05%。 b）测量台和探针台架 1）标准样片测量台用于放置被测样片且作为控制恒温的装置。测量台表面应贴放
12um～25um厚的云母片或其他导热性能良好且电气绝缘的物质，使被校标准样片与测量台之间绝缘。测量台表面上应有定位刻线。
2）四探针探头架应能使探针匀速下降到样品表面，且保证针尖无明显滑移， 3）四探针探头应符合JJG508一2004《四探针电阻率测试仪》中3.1.4对探针头技
术指标的要求。 6.2.2自动测量装置
自动测量装置和手动测量装置的主要测量设备构成基本相同，测量过程由计算机控制自动完成并给出测量结果。 6.2.2.1技术指标要求
a）测量台直径：≥100mm。 b）电阻率测量范围：0.0012·cm～10002·cm。 相对扩展不确定度：0.6%，k=2。 c）配套设备 1）导电类型测试仪：测量范围为0.0012·cm10002·cm。 2）游标卡尺：测量范围为0mm~300mm，最大允许误差为土0.1mm。 3）测厚仪：测量范围为0mm～2mm，分辨力优于0.1μm。 4）温度计：温度范围为0℃～40℃，分辨力优于0.1℃。
7校准项目和校准方法 7.1校准项目
标准样片的校准项目包括：外观检查、导电类型判别、直径测量、厚度测量、电阻
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