ICS 77.040 H 21 中华人民共和国国家标准 GB/T1550—2018 代替GB/T1550—1997 非本征半导体材料导电类型测试方法 Test methods for conductivity type of extrinsic semiconducting materials 2019-11-01实施 2018-12-28发布 国家市场监督管理总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T1550—2018 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T1550—1997《非本征半导体材料导电类型测试方法》，与GB/T1550—1997相比 主要技术变化如下： 材料可参照本标准测试”（见第1章，1997年版的第1章）； 增加了术语和定义（见第3章）； 将原标准的1.2~1.9修改为“4.1总则”（见4.1，1997年版的1.2~1.9）； 修改了方法A、方法D、方法Dz的适用范围（见4.1.2、4.1.5、4.1.6，1997年版的1.3、1.6、1.7）； 增加了方法E（表面光电压法）测试导电类型（见4.1.7、4.5、5.5、7.6、9.5）； 增加了“如果采用9.1～9.5的测试步骤能够获得稳定的读数和良好的灵敏度，则表明试样表 面无沾污或氧化层。如果读数不稳定或灵敏度差，则表明试样表面已被沾污或有氧化层，可采 用8.2中的方法对试样表面进行处理。”（见9.6）； 增加了试验结果的分析（见第10章）。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）与全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分会（SAC/TC203/SC2)共同提出并归口。 本标准起草单位：乐山市产品质量监督检验所、中国计量科学研究院、广州市昆德科技有限公司、瑟 米莱伯贸易（上海）有限公司、浙江海纳半导体有限公司、新特能源股份有限公司、江苏中能硅业科技发 展有限公司、峨嵋半导体材料研究所、洛阳中硅高科技有限公司、中锗科技有限公司、云南冶金云芯硅材 股份有限公司、江西赛维LDK太阳能高科技有限公司、北京合能阳光新能源技术有限公司。 本标准主要起草人：梁洪、王莹、赵晓斌、高英、王昕、王飞尧、黄黎、徐红骞、邱艳梅、刘晓霞、杨旭、 张园园、刘新军、徐远志、程小娟、潘金平、肖宗杰。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： GB1550—1979,GB/T1550—1997; GB5256—1985。 1 GB/T1550—2018 非本征半导体材料导电类型测试方法 1范围 本标准规定了非本征半导体材料导电类型的测试方法。 试。本标准方法能保证对均匀的同一导电类型的材料测得可靠结果；对于导电类型不均匀的材料，可在 其表面上测出不同导电类型区域。 本标准不适用于分层结构材料（如外延片）导电类型的测试， 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用十本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T1551硅单晶电阻率测定方法 GB/T4326非本征半导体单晶霍尔迁移率和霍尔系数测量方法 GB/T14264半导体材料术语 3术语和定义 GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件 4方法提要 4.1总则 4.1.1本标准包括五种测试方法：方法A—热探针法；方法B冷探针法；方法C——点接触整流 法；方法D——全类型法，包括方法D——全类型整流法，方法D2—全类型热电势法；方法E——表 面光电压法。 4.1.2方法A：适用于电阻率20Q·cm以下的N型和P型材料及电阻率1000Q2·cm以下的N型 和P型硅材料。 4.1.3方法B:适用于电阻率20Q·cm以下的N型和P型材料及电阻率10002·cm以下的N型 和P型硅材料。 4.1.4方法C:适用于电阻率12cm～10002·cm的N型和P型硅材料。 4.1.5方法Di：适用于电阻率1Q·cm～36Qcm的N型和P型锗材料及电阻率0.12cm~ 3000α·cm的N型和P型硅材料。 4.1.6方法Dz：适用于电阻率0.22·cm~12·cm的N型和P型硅材料。 4.1.7方法E：适用于电阻率0.2α2·cm~3000α·cm的N型和P型硅材料。 4.1.8方法A～方法E也可用于测试超出4.1.2～4.1.7界定范围的非本征半导体材料，但其适用性未 经试验验证。 1 GB/T1550—2018 4.1.9如果用方法A～方法E都不能得到准确的结果，建议采用GB/T4326中规定的霍尔效应测试方 法确定试样的导电类型。 4.2方法A（热探针法）和方法B（冷探针法） 用具有不同温度的两支金属探针接触试样，在两支探针间产生热电势信号，据此可检测出试样的导 电类型。若试样为N型，相对于较冷的探针，较热的探针呈现为正极；若试样为P型，则较热的探针呈 现为负极。用一个中心刻度为零的电压表或微安表，可观察到这种极性指示。最大温差发生在加热或 制冷的探针周围，因此所观察到的信号极性是由这两支探针接触试样部分的导电类型决定的。 4.3方法C（点接触整流法） 通过试样与金属点接触处的电流方向来确定试样的导电类型。若试样为N型，金属点接触处为负 极；若试样为P型，金属点接触处为正极。将一个交变电压加在金属点接触和另一个天面积欧姆接触 之间，则在中心刻度为零的电流检测器、示波器或曲线示踪仪上可观察到电流的方向。由于在金属点接 触处会出现整流现象，而在大面积欧姆接触处则不会发生，因此电流方向是由金属点接触处试样的导电 类型决定的。 4.4方法D（全类型法） 4.4.1方法Di：用点接触反向偏置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 直流分量，可通过第三个触点检测出。观察零位指示器指针的偏转情况或数字电压表读数，若指针指示 为正，则试样为P型；若指针指示为负，则为N型。 4.4.2方法D2：在试样的一对触点1-2间通过交变电流，在试样上建立一个热梯度。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相对于触点4是较热的，触点3呈正电位；对 于P型材料，相对于触点4，触点3将呈现为负电位。触点1、2、3、4为图7中所示的探针顺序号。 4.5方法E（表面光电压法） 通过测试表面光电压的变化趋势来确定试样的导电类型。当光照射试样时，会产生非平衡载流子， 从而改变试样表面相对于体内的电势。光照前后试样表面电势之差称为表面光电压。不同导电类型的 半导体材料表面光电压的变化趋势是相反的，所以通过测试表面光电压的变化超趋势可以确定试样的导 电类型。 5干扰因素 5.1方法A（热探针法） 5.1.1一些高电阻率的硅和锗试样，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。 5.1.2热探针上覆盖有氧化层时会造成不可靠的测试结果。 5.1.3探针压力不足时，电阻率高于40Q·cm的N型锗材料会呈现P型导电类型。 5.1.4当热探针轻压与重压时的导电类型相反时，以重压时显示的导电类型为准，避免表面反型层对 测试结果的干扰。 2 GB/T 1550—2018 5.2方法B（冷探针法） 5.2.1冷探针上不应结冰。在常压下长期使用，冷探针结冰会得出错误结果。 5.2.2冷探针上覆盖有氧化层时会造成不可靠的测试结果。 5.2.3冷探针压力不足时，电阻率高于20Q·cm的N型锗材料会呈现P型导电类型 5.3方法C（点接触整流法） 5.3.1方法C表示的是试样原始表面的导电类型，若试样表面有氧化层，则相当于其表面有一层绝缘 层，会导致电流检测器无指示。 5.3.2若大面积欧姆接触不稳定，有时会使读数相反。点接触压力过大，可使大面积欧姆接触变成一 个良好的整流接触，也可使读数相反。 5.3.3手或其他物品接触试样所引起的干扰会导致错误读数 5.3.4若试样表面经化学腐蚀处理，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。 5.4方法D（全类型法） 5.4.1对于低电阻率的材料，使用方法D测试其导电类型时，由于输出信号低，可能会导致完全错误的 结果。对于硅材料，如果输出信号低于0.5V，不推荐使用方法DI。 5.4.2对于电阻率较高的材料，方法Dz也可能导致完全错误的结果。 5.5方法E（表面光电压法） 表面光电压信号的产生，无法进行测试。另外，样品表面残留的钝化试剂、酸液以及活性化学试剂也会 影响测试。 5.5.2硅片表面的损伤层会干扰表面光电压信号的产生，因为损伤层没有确定的能带结构，如果损伤 层的厚度比测试所采用的激发光的注入深度更大，将很难产生表面光电压信号。 5.6其他 5.6.1热施主（主要是氧施主）的存在会干扰测试结果，对于含有较多氧施主的P型样品来说，其测试 结果可能显示为N型。 5.6.2试样表面有沾污或有氧化层时会造成不可靠的测试结果 5.6.3若有强光照射试样，方法A～方法E都有可能得出错误的读数，尤其是高电阻率试样。 5.6.4测试环境周围的高频电场也会引起寄生整流，导致错误的测试结果。 6试剂和材料 6.1蒸馏水或去离子水：在25℃时水的电阻率高于2Mα·cm。 6.2冷却剂：干冰与丙酮的混合物、液氮或其他冷却剂。 6.3不锈钢丝棉或其他等同材料。 7仪器和设备 7.1方法A（热探针法） 方法A的测试设备如图1所示，主要由以下儿部分组成： 3 GB/T1550—2018 a） 两支探针，选用不锈钢或镍材料制作，每支探针针尖成