GB/T 11073-2025 硅片径向电阻率变化测量方法

　　ICS 77. 040 CCS H 17

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 11073—2025代替 GB/T 11073—2007

　　硅片径向电阻率变化测量方法

　　Testmethod formeasuring radialresistivity variation on silicon wafers

　　2025-10-31发布 2026-05-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 11073—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件代替 GB/T 11073—2007《硅片径向电阻率变化的测量方法》, 与 GB/T 11073—2007相比 ,除结构调整和编辑性改动外 ,主要技术变化如下 :

　　a) 更改了范围(见第 1 章 ,2007年版的第 1 章) ;

　　b) 增加了术语和定义(见第 3 章) ;

　　c) 更改了方法原理(见第 4章 ,2007年版的第 3 章) ;

　　d) 更改了干扰因素(见第 5 章 ,2007年版的第 4章) ;

　　e) 增加了试剂和材料(见第 6章)

　　f) 更改了仪器设备(见第 7章 ,2007年版的第 5 章) ;

　　g) 增加了试验条件(见第 8章) ;

　　h) 在样品中增加了 “V槽 ”的内容 ,并增加了厚度的要求(见 9. 3 和 9. 4) ;

　　i) 更改了电阻率测试选点方案(见 9. 4,2007年版的 6. 5) ;

　　j) 更改了试验数据处理(见第 11章 ,2007年版的第 8章) ;

　　k) 更改了精密度(见第 12章 ,2007年版的第 9章) ;

　　l) 删除了几何修正因子表(见 2007年版的 10. 3) ;

　　m) 删除了硅片径向电阻率变化偏差的计算规定(见 2007年版的附录 A) 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203) 与全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)共同提出并归 口 。

　　本文件起草单位 :麦斯克电子材料股份有限公司 、洛阳鸿泰半导体有限公司 、杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 、山东有研艾斯半导体材料有限公司 、中环领先半导体科技股份有限公司 、浙江中晶科技股份有限公司 、浙江海纳半导体股份有限公司 、浙江金瑞泓科技股份有限公司 、上海新昇半导体科技有限公司 、上海合晶硅材料股份有限公司 、广东先导微电子科技有限公司 。

　　本文件主要起草人 :方丽霞、郭可、马武祥、邢胜昌、张志林、寇文杰、王江华、朱晓彤、邓春星、黄笑容、潘金平、李慎重、冯天、尚海波、马金峰 。

　　本文件于 1989年首次发布 ,2007年第一次修订 ,本次为第二次修订 。

　　Ⅰ

　　GB/T 11073—2025

　　硅片径向电阻率变化测量方法

　　1 范围

　　本文件描述了用直排四探针法测量硅单晶片径向电阻率变化的方法 。

　　本文件适用于厚度小于探针平均间距 、直径大于 15 mm、室温电阻率 在 3× 10-4 Ω · cm~ 1. 8× 104 Ω · cm的 p 型硅单晶片及室温电阻率在 6× 10- 3 Ω · cm~ 1×105 Ω · cm 的 n 型硅单晶片的径向电阻率变化的测量 。硅单晶片其他范围电阻率的测量参照本文件进行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;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/T 1551—2021 硅单晶电阻率的测定 直排四探针法和直流两探针法

　　GB/T 6618 硅片厚度和总厚度变化测试方法

　　GB/T 12965 硅单晶切割片和研磨片

　　GB/T 14264 半导体材料术语

　　3 术语和定义

　　GB/T 14264界定的术语和定义适用于本文件 。

　　4 方法原理

　　4. 1 直排四探针法

　　排列成一直线的四根探针垂直地压在近似为半无穷大的平坦样品表面上 , 当直流电流由探针 1、探针 4 流入半导体样品时 ,根据点源叠加原理 ,探针 2、探针 3 点的电位是探针 1、探针 4 点电流源产生的电位的和 ,探针 2、探针 3 之间的电势差即为电流源强度 、样品电阻率和探针系数的函数 ,测量示意图见图 1。将直流电流(I)由探针 1、探针 4 间通入样品 ,测量探针 2、探针 3 间所产生的电势差(V) ,根据测得的电流和电势差值 ,按公式(1)计算电阻率 。

　　ρ= 2πS …………………………( 1 )

　　式中 :

　　ρ— 电阻率 ,单位为欧姆厘米(Ω · cm) ;

　　S— 探针间距 ,单位为厘米(cm) ;

　　V— 测得的电势差 ,单位为毫伏(mV) ;

　　I— 测得的电流 ,单位为毫安(mA) 。

　　1

　　2

　　GB/T

　　

　　11073—2025

　　

　　图 1 直排四探针法测试电阻率的示意图

　　4.2 硅片径向电阻率变化的计算方法

　　选择 4种选点方案(9. 6~ 9. 9)中的一种 ,按 GB/T 1551—2021的方法进行测量 ,计算径向电阻率变化 。本文件提供 4 种 测 量 选 点 方 案 (9. 6~ 9. 9) 。 采 用 不 同 的 选 点 方 案 能 测 得 不 同 的 径 向电 阻 率 变化值 。

　　5 干扰因素

　　5. 1 GB/T 1551—2021中 5. 1~ 5. 7 的干扰因素适用于本文件 。

　　5.2 样品在测量过程中电流过大或通入电流时间过长 ,都可能使样品测量区的温度升高 , 因此测量过程中电流宜尽可能小 ,每次测量通电时间宜尽可能短 ,如果电阻率随通电时间的增大而变化 ,说明样品发热,此时宜采取散热措施 ,使样品在实验室环境温度下保持至少 1 h,温度平衡后再进行电阻率测试 。

　　5.3 掺杂浓度的局部变化也会引起沿晶体生长方向上的电阻率变化 ,而四探针测量的是局部电阻率平均值 ,该值受样品纵向电阻率变化的影响 ,在硅片正面和背面测量电阻率变化的结果可能不同 。

　　5.4 当探针位置靠近硅片边缘时 ,对测量的电压与电流比有明显的影响 , 可根据电压与电流比和几何修正因子来计算局部电阻率 。

　　5.5 探针间距对 局 部 电 阻 率 平 均 值 的 测 量 结 果 有 影 响 , 电 阻 率 测 量 误 差 量 随 着 探 针 间 距 的 减 小 而减小 。

　　5.6 靠近硅片参考位置测量或在硅片背面及其周围导电的情况下测量均会产生误差 。

　　5.7 按硅片实际直径计算修正因子 ,会增加几何修正因子的误差 。 当测量时 探 针 距 边 缘 6 mm 及 以上 ,采用标称直径引起的误差可忽略不计 。

　　5. 8 硅片厚度会影响电阻率的测量 ,可根据实际需要确定厚度的允许偏差 。

　　5.9 硅抛光面或腐蚀面导电性能差或表面复合速率低 ,影响电阻率的测量 。

　　6 试剂和材料

　　6. 1 去离子水 :25 ℃时电阻率大于 2 MΩ · cm。

　　6.2 磨料 :氧化铝或其他 。

　　7 仪器设备

　　仪器设备应符合 GB/T 1551—2021中 6. 3 的规定 。

　　8 试验条件

　　8. 1 环境温度为 23 ℃ ±5 ℃ 。

　　GB/T 11073—2025

　　8.2 相对湿度小于 65% 。

　　9 样品

　　9. 1 按 GB/T 1551—2021中 6. 4 的规定制备样品 。

　　9.2 仲裁时如果硅片没有参考面或 V槽 ,则应在硅片背面圆周上作一参考标记 ,在测量时用该标记代替硅片的主参考面对硅片进行定位 。

　　9.3 找出任意 3条夹角为 45°且不与硅片参考面 、V槽或标记位置相交的直径 ,测量并记录直径长度 ,如果这 3条直径长度都在 GB/T 12965规定的直径偏差范围以内 ,则以标称直径为直径值 ;否则以 3 条直径长度的平均值作为直径值 。

　　9.4 用 GB/T 6618中规定的厚度仪 ,在选点方案 C(见图 4) 的 9 个点测量并记录各点厚度 , 总厚度变化应不超过样品中心处厚度值的 ±1. 0% 。

　　9.5 宜从 4种选点方案(9. 6~ 9. 9)中确定一种方案测量硅片径向电阻率变化或由供需双方协商确定的方案来测量硅片径向电阻率变化 。

　　9.6 选点方案 A:小面积十字型 ,测量 6 点,在硅片中心点测 2 次 ,在两条垂直直径的半径中点(r/2)处各测量一点,见图 2。

　　图 2 四探针测量径向电阻率变化的选点方案 A

　　9. 7 选点方案 B:大面积十字型 ,测量 6 点,在硅片中心点测 2 次 ,在两条垂直直径距硅片边缘 6 mm 处各测量一点,见图 3。

　　图 3 四探针测量径向电阻率变化的选点方案 B

　　9. 8 选点方案 C:小面积及大面积十字型 ,测量 10点,在硅片中心点测 2 次 ,在两条垂直直径的半径中

　　3

　　GB/T 11073—2025

　　点(r/2)处各测量一点,距硅片边缘 6 mm 处各测量一点,见图 4。

　　图 4 四探针测量径向电阻率变化的选点方案 C

　　9.9 选点方案 D:一条直径上的高分辨型 ,在硅片中心点以及中心与直径两端的距离之间 ,去除样品直径两端外侧 6 mm , 以 2 mm 间隔的位置上进行测量 ,见图 5。

　　图 5 四探针测量径向电阻率变化的选点方案 D

　　注 1: 图 2~ 图 5 中每个样品的底部平面表示主参考面 、V槽或参考标记 ;虚线(l)垂直于参考面或参考标记 ,或者是V槽的角平分线 。

　　注 2: 图 2~ 图 5 中的测量点位置均垂直于样品直径 。 阿拉伯数字表示四探针测量顺序 。

　　10 试验步骤

　　10. 1 调整样品 ,使第一条测量的直径位于垂直于主参考面或 V槽或通过参考标记的直径沿逆时针方向旋转 30°的位置 。 仲裁时 ,记录相对于参考面或 V槽或参考标记的各测量点位置 。

　　10.2 选定一种选点方案 。

　　10.3 测量并记录样品的温度 。

　　10.4 按选定的选点方案进行测量 ,将四探针置于被测样品表面 ,使四探针的排列直线垂直于经过测量点的半径 , 四探针直线的中点在测量点 ±0. 15 mm 范围内 。

　　10.5 按 GB/T 1551—2021的规定测量电阻率 。

　　10.6 如果硅片是非标称直径 ,应记录样品中心到四探针直线中点的距离 。

　　10.7 测量抛光面或腐蚀面时 ,应对整个样品表面进行均匀粗砂研磨或喷砂处理 。 仲裁时应在研磨面上测量 。

　　4

　　GB/T 11073—2025

　　11 试验数据处理

　　11. 1 对每一个测量位置进行以下计算 。

　　a) 按 GB/T 1551—2021计算并记录电阻率的平均值 。

　　b) 样品电阻率的绝对值可按 GB/T 1551—2021中 6. 6. 3 的规定计算 。不同位置的电阻率 、温度的修正可忽略不计 。

　　11.2 对选点方案 A、方案 B或方案 C,按公式(2) 、公式(3)计算电阻率平均变化率和最大变化率 。

　　…………………………( 2 )

　　式中 :

　　Δ ρ— 电阻率平均变化率 ;

　　ρa — 硅片半径中点(r/2)或距边缘 6 mm 处测得 4个电阻率平均值 ,单位为欧姆厘米(Ω · cm) ; ρc — 硅片中心点测得的 2 次电阻率平均值 ,单位为欧姆厘米(Ω · cm) 。

　　ΔρMax …………………………( 3 )

　　式中 :

　　ΔρMax— 电阻率最大变化率 ;

　　ρe — 与中心点测试值相差最大的非中心点测试值 ,单位为欧姆厘米(Ω · cm) ;

　　ρc — 硅片中心点测得的两次电阻率平均值 ,单位为欧姆厘米(Ω · cm) 。

　　11.3 对选点方案 D,按公式(4)计算电阻率最大变化率 。

　　ΔρMax …………………………( 4 )

　　式中 :

　　ΔρMax— 电阻率最大变化率 ;

　　ρM — 测得的最大电阻率值 ,单位为欧姆厘米(Ω · cm) ;

　　ρm — 测得的最小电阻率值 ,单位为欧姆厘米(Ω · cm) 。

　　12 精密度

　　选用直径为 125 mm、150 mm、200 mm、300 mm 的硅片 ,用直排四探针法对每个硅片采用选点方案 A、方案 B、方案 C 和方案 D进行电阻率测试 ,测试结果应满足以下要求 。

　　a) 采用选点方案 A、方案 B、方案 C,在 4个实验室测量硅片的半径中点(r/2)或距边缘 6 mm 电阻率平均变化率 ,实验室内相对标准偏差应不大于 1. 0% ,不同实验室间相对标准偏差应不大于 1. 5% 。

　　b) 采用选点方案 A、方案 B、方案 C,在 4个实验室测量硅片的电阻率最大变化率 ,实验室内相对标准偏差应不大于 1. 0% ,不同实验室间相对标准偏差应不大于 1. 5% 。

　　c) 采用选点方案 D,在 4个实验室测量硅片的电阻率最大变化率 ,实验室内相对标准偏差应不大于 0. 5% ,不同实验室间相对标准偏差应不大于 1. 0% 。

　　13 试验报告

　　试验报告应至少包括以下内容 :

　　5

　　GB/T 11073—2025

　　a) 本文件编号 ;

　　b) 样品编号 ;

　　c) 操作者 ;

　　e) 日期 ;

　　f) 选点方案 ;

　　g) 测量电流值 ,mA;

　　h) 探针间距 ,mm;

　　i) 硅片直径 ,mm;

　　j) 采用选点方案 A、方案 B或方案 C 时 ,径向电阻率的平均变化率和最大变化率 ;

　　k) 采用选点方案 D 时 ,径向电阻率的最大变化率 。

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