GB/T 14141-2009
基本信息
标准号： GB/T 14141-2009
中文名称：硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定 直排四探针法
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
发布日期：2009-10-30
出版语种：简体中文
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下载大小：2377629
标准分类号
关联标准
替代情况：替代GB/T 14141-1993
出版信息
出版社：中国标准出版社
标准价格：0.0 元
出版日期：2010-06-01
相关单位信息
发布部门：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会
标准简介
GB/T 14141-2009 硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定 直排四探针法 GB/T14141-2009 标准下载解压密码：www.bzxz.net
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标准内容
ICS.29.045
中华人民共和国国家标准
GB/T14141—2009
代替GB/T14141-1993
硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定
直排四探针法
Test method for sheet resistance of silicon epitaxial,diffused and ion-implanted layers using a collinear four-probe array2009-10-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2010-06-01实施
GB/T14141—2009
本标准代替GB/T14141一1993《硅外延层、扩散层和离子注人层薄层电阻的测定直排四探
针法》。
本标准与GB/T14141一1993相比，主要有如下改动：修改了被测薄层电阻的最小直径（由10.0mm改为15.9mm）、薄层电阻阻值的测量范围及精度；
增加了规范性引用文件；
-增加了引入与试样几何形状有关的修正因子计算薄层电阻；一增加了干扰因素；
一删除了三氟乙烯试剂；
修改了薄层电阻范围，增加了“直流输人阻抗不小于10°α”；删除了三氟乙烯漂洗；
修改仲裁测量探针间距，由1mm改为1.59mm；增加了修正因子和温度修正系数表格。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203)提出。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会归口。本标准起草单位：宁波立立电子股份有限公司、南京国盛电子有限公司、信息产业部专用材料质量监督检验中心。
本标准主要起草人：李慎重、许峰、刘培东、谌攀、马林宝、何秀坤。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-GB/T14141—1993。
1范围
硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定直排四探针法
GB/T14141—2009
本标准规定了用直排四探针测量硅外延层、扩散层和离子注人层薄层电阻的方法。本标准适用于测量直径大于15.9mm的由外延、扩散、离子注人到硅片表面上或表面下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。适用于测量厚度不小于0.2μm的薄层，方块电阻的测量范围为10Q～50002。该方法也可适用于更高或更低阻值方块电阻的测量，但其测量精确度尚未评估。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T1552硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法GB/T11073硅片径向电阻率变化的测量方法3方法提要
使用直排四探针测量装置、使直流电流通过试样上两外探针，测量两内探针之间的电位差，引人与试样几何形状有关的修正因子，计算出薄层电阻。4干扰因素
探针材料和形状及其和硅片表面接触是否满足点电流源注入条件会影响测试精度。4.1
4.2电压表输入阻抗会引人测试误差。4.3
硅片几何形状、表面沾污等会影响测试结果，4.4
光照、高频、震动、强电磁场及温湿度等测试环境会影响测试结果。5试剂
氢氟酸，优级纯。
纯水，25℃时电阻率大于2Mα·cm。5.2
甲醇，99.5%。
5.4干燥氮气。
6测量仪器
6.1探针系统
6.1.1探针为具有45°～150°角的圆锥形碳化钨探针，针尖半径分别为35μm～100μm、100μm～~250μm的半球形或半径为50μm125μm的平的圆截面。6.1.2探针与试样压力分为小于0.3N及0.3N～0.8N两种。GB/T 14141--2009
6.1.3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阻至少为10°2。6.1.4探针排列和间距：四探针应以等距离直线排列。探针间距及针尖状况应符合GB/T1552中的规定。
6.2样品台和探针架
6.2.1样品台和探针架应符合GB/T1552中的规定。6.2.2样品台上应具有旋转360°的装置。其误差不大于士5°。6.3测量装置
测量装置的典型电路见图1。
标准电阻
恒流源
电流换向开关
探针系统
图1典型的电路示意图
电位计检流计
或电子电压表
电位选择开关
6.3.1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1测量薄层电阻所要求的电流值薄层电阻/0
20~250
200~2500
2000~25000
>20 000
电流换向开关
测试电流
100 μA
10 μA
标准电阻：按表2的薄层电阻范围选取所需的标准电阻。精度0.05级。表2不同薄层电阻范围所用标准电阻薄层电阻/α
20~250
200~2500
2000~25000
>20 000
双刀双掷电位选择开关
标准电阻/n
10 000
100000
5电位差计和电流计或数字电压表，量程为1mV～100mV，分辨率为0.1%，直流输人阻抗不小6.3.5
于10°2。
6.3.6电子测量装置适用性应符合GB/T1552的规定。6.4欧姆表，能指示阻值高达10°2的漏电阻。6.5温度针0℃～40℃，最小刻度为0.1℃。6.6化学实验室器具，如：塑料烧杯、量杯和适用于酸和溶剂的涂塑镊子等。7试样制备
GB/T14141—2009
如试样表面洁净，符合测试条件可直接测试，否则，按下列步骤清洗试样后测试7.1试样在甲醇中漂洗1min。如必要，在甲醇中多次漂洗，直到被干燥的试样无污迹为止。7.2将试样干燥。
7.3放人氢氟酸中清洗1min。
7.4用纯水洗净。
7.5用甲醇漂洗干净。
7.6用氮气吹干。
8测量条件和步骤
8.1整个测试过程应在无光照，无高频和无振动下进行。8.2用干净涂塑镊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℃±1℃。
8.3对于薄层厚度小于3μm的试样，选用针尖半径为100μm～250μm的半球形探针或针尖半径为50μm～125μm平头探针，针尖与试样间压力为0.3N~0.8N；对于薄层厚度不小于3μm的试样，选用针尖半径为35μm～100μm半球形探针，针尖与试样间压力不大于0.3N。8.4将探针下降到试样表面测试，使四探针针尖端阵列的中心落在试样中心1.00mm范围内。8.5接通电流，令其任一方向为正向，调节电流大小见表1所给出的某一合适值，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。8.6改变电流方向，测量、记录数据。8.7关断电流，抬起探针装置。
8.8对仲裁测量，探针间距为1.59mm，将样品分别旋转30°±5°，重复8.4~8.7的测量步骤，测5组数据。
9测量结果计算
9.1对于每一测量位置，计算正、反向电流时试样的电阻值，见式(1)、式(2)。R=VR/Vs=Vt/If
R,=V.R,/V=V./I.
式中：
R通过正向电流时试样电阻，单位为欧姆（2）；R，——通过反向电流时试样电阻，单位为欧姆(α)；I
通过试样的正向电流，单位为毫安（mA)；I
通过试样的反向电流，单位为毫安（mA）；Vr
通过正向电流时试样两端的电位差，单位为毫伏（mV）V.
通过反向电流时试样两端的电位差，单位为毫伏（mV）；(1)
GB/T14141—2009
通过正向电流时标准电阻两端的电位差，单位为毫伏（mV）；V.—通过反向电流时标准电阻两端的电位差，单位为毫伏(mV)；R，—标准电阻阻值，单位为欧姆(Q)。当直接测量电流时，采用式(1)、式(2)最右边的形式。对于仲裁测量，R与R，之差的绝对值必须小于较大值的5%。
9.2计算每一测量位置的平均电阻Rm，见式(3)。Rm =
·（3）
9.3计算试样平均直径D与平均探针间距S之比，由表3中查出修正因子F2，也可以见GB/T11073中规定的几何修正因子。
9.4计算几何修正因子F，见式(4)。式中：
Fs—探针修正因子；
F2—限定直径试样修正因子。
F=F2× Fsp
....(4)
9.5计算每-测量位置在所测温度时的薄层电阻（可根据薄层电阻计算出对应的电阻率并修正到23℃，具体见表4)，见式（5）。R(T)=Rm×F
式中：
R—某位置第次测量的平均电阻，i1,2,3，4，5。9.6计算总平均薄层电阻，见式（6)。9.7计算标准偏差，见式(7)。
([R(T)-R(T))+
10精密度
·（5）
（6）
·（7)
本方法对于薄层厚度不小于3μm的试样，多实验室测量精密度为士12%（R2S)；对于薄层厚度小于3μm的试样，多实验室测量精密度为士10%(R2S)。11试验报告
试验报告应包括以下内容：
试样编号；
试样种类；
试样薄层厚度；
测试电流；
测试温度；
试样薄层电阻；
本标准编号；
测量、测量者和测量日期。
11.2对仲裁测量，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。4
硅片标称直径/mm
测量点
离边缘6mm
测量点与片子中心之间距
表3试样几何形状修正因子F2
对标称直径圆片和探针间距为1.00mm的修正因子Fz50.8
选点方案A,B,C(见GB/T11703)
GB/T141412009
选点方案D(见GB/T11703）
GB/T14141—2009
硅片标称直径/mm
测盘点
离边缘6mm
测盘点与片子中心之间距
表3（续）www.bzxz.net
对标称直径圆片和探针间距为1.59mm的修正因子Fz50.8
选点方案A，B,C(见GB/T11703）4.515
选点方案D(见GB/T11703)
注：各栏中标有下划线的值是相对于6mm或近边缘的修正值6
电阻率/
(a·cm)
表4温度修正系数表（18℃～28℃皆适用此修正系数表）温度修正系数
-0.000 22
电阻率/
(o· cm)
GB/T14141—2009
温度修正系数
注：温度修正公式为Pa=F=[1×T+×23]=[1+(23T)式中：
温度修正值；
修正到23℃时的电阻率；
测量温度下电阻率；
ar\温度修正系数，单位为欧姆厘米每欧姆厘米摄氏度[α·cm/（α·cm·℃)]。Ptype
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中华人民共和国国家标准
GB/T14141—2009
代替GB/T14141-1993
硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定
直排四探针法
Test method for sheet resistance of silicon epitaxial,diffused and ion-implanted layers using a collinear four-probe array2009-10-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2010-06-01实施
GB/T14141—2009
本标准代替GB/T14141一1993《硅外延层、扩散层和离子注人层薄层电阻的测定直排四探
针法》。
本标准与GB/T14141一1993相比，主要有如下改动：修改了被测薄层电阻的最小直径（由10.0mm改为15.9mm）、薄层电阻阻值的测量范围及精度；
增加了规范性引用文件；
-增加了引入与试样几何形状有关的修正因子计算薄层电阻；一增加了干扰因素；
一删除了三氟乙烯试剂；
修改了薄层电阻范围，增加了“直流输人阻抗不小于10°α”；删除了三氟乙烯漂洗；
修改仲裁测量探针间距，由1mm改为1.59mm；增加了修正因子和温度修正系数表格。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203)提出。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会归口。本标准起草单位：宁波立立电子股份有限公司、南京国盛电子有限公司、信息产业部专用材料质量监督检验中心。
本标准主要起草人：李慎重、许峰、刘培东、谌攀、马林宝、何秀坤。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-GB/T14141—1993。
1范围
硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定直排四探针法
GB/T14141—2009
本标准规定了用直排四探针测量硅外延层、扩散层和离子注人层薄层电阻的方法。本标准适用于测量直径大于15.9mm的由外延、扩散、离子注人到硅片表面上或表面下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。适用于测量厚度不小于0.2μm的薄层，方块电阻的测量范围为10Q～50002。该方法也可适用于更高或更低阻值方块电阻的测量，但其测量精确度尚未评估。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T1552硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法GB/T11073硅片径向电阻率变化的测量方法3方法提要
使用直排四探针测量装置、使直流电流通过试样上两外探针，测量两内探针之间的电位差，引人与试样几何形状有关的修正因子，计算出薄层电阻。4干扰因素
探针材料和形状及其和硅片表面接触是否满足点电流源注入条件会影响测试精度。4.1
4.2电压表输入阻抗会引人测试误差。4.3
硅片几何形状、表面沾污等会影响测试结果，4.4
光照、高频、震动、强电磁场及温湿度等测试环境会影响测试结果。5试剂
氢氟酸，优级纯。
纯水，25℃时电阻率大于2Mα·cm。5.2
甲醇，99.5%。
5.4干燥氮气。
6测量仪器
6.1探针系统
6.1.1探针为具有45°～150°角的圆锥形碳化钨探针，针尖半径分别为35μm～100μm、100μm～~250μm的半球形或半径为50μm125μm的平的圆截面。6.1.2探针与试样压力分为小于0.3N及0.3N～0.8N两种。GB/T 14141--2009
6.1.3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阻至少为10°2。6.1.4探针排列和间距：四探针应以等距离直线排列。探针间距及针尖状况应符合GB/T1552中的规定。
6.2样品台和探针架
6.2.1样品台和探针架应符合GB/T1552中的规定。6.2.2样品台上应具有旋转360°的装置。其误差不大于士5°。6.3测量装置
测量装置的典型电路见图1。
标准电阻
恒流源
电流换向开关
探针系统
图1典型的电路示意图
电位计检流计
或电子电压表
电位选择开关
6.3.1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1测量薄层电阻所要求的电流值薄层电阻/0
20~250
200~2500
2000~25000
>20 000
电流换向开关
测试电流
100 μA
10 μA
标准电阻：按表2的薄层电阻范围选取所需的标准电阻。精度0.05级。表2不同薄层电阻范围所用标准电阻薄层电阻/α
20~250
200~2500
2000~25000
>20 000
双刀双掷电位选择开关
标准电阻/n
10 000
100000
5电位差计和电流计或数字电压表，量程为1mV～100mV，分辨率为0.1%，直流输人阻抗不小6.3.5
于10°2。
6.3.6电子测量装置适用性应符合GB/T1552的规定。6.4欧姆表，能指示阻值高达10°2的漏电阻。6.5温度针0℃～40℃，最小刻度为0.1℃。6.6化学实验室器具，如：塑料烧杯、量杯和适用于酸和溶剂的涂塑镊子等。7试样制备
GB/T14141—2009
如试样表面洁净，符合测试条件可直接测试，否则，按下列步骤清洗试样后测试7.1试样在甲醇中漂洗1min。如必要，在甲醇中多次漂洗，直到被干燥的试样无污迹为止。7.2将试样干燥。
7.3放人氢氟酸中清洗1min。
7.4用纯水洗净。
7.5用甲醇漂洗干净。
7.6用氮气吹干。
8测量条件和步骤
8.1整个测试过程应在无光照，无高频和无振动下进行。8.2用干净涂塑镊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℃±1℃。
8.3对于薄层厚度小于3μm的试样，选用针尖半径为100μm～250μm的半球形探针或针尖半径为50μm～125μm平头探针，针尖与试样间压力为0.3N~0.8N；对于薄层厚度不小于3μm的试样，选用针尖半径为35μm～100μm半球形探针，针尖与试样间压力不大于0.3N。8.4将探针下降到试样表面测试，使四探针针尖端阵列的中心落在试样中心1.00mm范围内。8.5接通电流，令其任一方向为正向，调节电流大小见表1所给出的某一合适值，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。8.6改变电流方向，测量、记录数据。8.7关断电流，抬起探针装置。
8.8对仲裁测量，探针间距为1.59mm，将样品分别旋转30°±5°，重复8.4~8.7的测量步骤，测5组数据。
9测量结果计算
9.1对于每一测量位置，计算正、反向电流时试样的电阻值，见式(1)、式(2)。R=VR/Vs=Vt/If
R,=V.R,/V=V./I.
式中：
R通过正向电流时试样电阻，单位为欧姆（2）；R，——通过反向电流时试样电阻，单位为欧姆(α)；I
通过试样的正向电流，单位为毫安（mA)；I
通过试样的反向电流，单位为毫安（mA）；Vr
通过正向电流时试样两端的电位差，单位为毫伏（mV）V.
通过反向电流时试样两端的电位差，单位为毫伏（mV）；(1)
GB/T14141—2009
通过正向电流时标准电阻两端的电位差，单位为毫伏（mV）；V.—通过反向电流时标准电阻两端的电位差，单位为毫伏(mV)；R，—标准电阻阻值，单位为欧姆(Q)。当直接测量电流时，采用式(1)、式(2)最右边的形式。对于仲裁测量，R与R，之差的绝对值必须小于较大值的5%。
9.2计算每一测量位置的平均电阻Rm，见式(3)。Rm =
·（3）
9.3计算试样平均直径D与平均探针间距S之比，由表3中查出修正因子F2，也可以见GB/T11073中规定的几何修正因子。
9.4计算几何修正因子F，见式(4)。式中：
Fs—探针修正因子；
F2—限定直径试样修正因子。
F=F2× Fsp
....(4)
9.5计算每-测量位置在所测温度时的薄层电阻（可根据薄层电阻计算出对应的电阻率并修正到23℃，具体见表4)，见式（5）。R(T)=Rm×F
式中：
R—某位置第次测量的平均电阻，i1,2,3，4，5。9.6计算总平均薄层电阻，见式（6)。9.7计算标准偏差，见式(7)。
([R(T)-R(T))+
10精密度
·（5）
（6）
·（7)
本方法对于薄层厚度不小于3μm的试样，多实验室测量精密度为士12%（R2S)；对于薄层厚度小于3μm的试样，多实验室测量精密度为士10%(R2S)。11试验报告
试验报告应包括以下内容：
试样编号；
试样种类；
试样薄层厚度；
测试电流；
测试温度；
试样薄层电阻；
本标准编号；
测量、测量者和测量日期。
11.2对仲裁测量，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。4
硅片标称直径/mm
测量点
离边缘6mm
测量点与片子中心之间距
表3试样几何形状修正因子F2
对标称直径圆片和探针间距为1.00mm的修正因子Fz50.8
选点方案A,B,C(见GB/T11703)
GB/T141412009
选点方案D(见GB/T11703）
GB/T14141—2009
硅片标称直径/mm
测盘点
离边缘6mm
测盘点与片子中心之间距
表3（续）www.bzxz.net
对标称直径圆片和探针间距为1.59mm的修正因子Fz50.8
选点方案A，B,C(见GB/T11703）4.515
选点方案D(见GB/T11703)
注：各栏中标有下划线的值是相对于6mm或近边缘的修正值6
电阻率/
(a·cm)
表4温度修正系数表（18℃～28℃皆适用此修正系数表）温度修正系数
-0.000 22
电阻率/
(o· cm)
GB/T14141—2009
温度修正系数
注：温度修正公式为Pa=F=[1×T+×23]=[1+(23T)式中：
温度修正值；
修正到23℃时的电阻率；
测量温度下电阻率；
ar\温度修正系数，单位为欧姆厘米每欧姆厘米摄氏度[α·cm/（α·cm·℃)]。Ptype
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。