关于单晶电阻率判定标准的建议
电阻率检测标准
电阻率检测标准电阻率是指物质的导电性能的量化指标，表示单位长度或单位面积下通过物质的电流密度与施加的电场强度之比。
电阻率是导电性能的重要参数，常用于评价材料的导电性能和质量。
电阻率的检测标准是为了确保电阻率的准确度和可比性，从而在工程和科学应用中提供可靠的数据。
一、电阻率检测标准的意义电阻率是描述材料导电性能的重要参数，广泛应用于电子、电气、航空航天、材料科学等领域。
电阻率的准确度和可比性对于材料研究和应用具有重要意义。
标准化电阻率检测可以确保不同实验室和企业之间获得的数据具有可比性，能够提高科学研究和产业应用的可靠性。
同时，标准化检测还能够保证测试结果的准确度，有效避免因操作不当、仪器误差等问题导致的测试误差。
二、电阻率检测标准的内容电阻率检测标准主要涉及以下几个方面的内容：1.电阻率测量的方法和原理：标准应明确电阻率测量的方法和原理，包括不同类型材料的测量方法，如固体材料、液体材料和气体材料等。
2.电阻率测量的装置和设备：标准应规定电阻率测量所需的装置和设备，包括电源、测量电路、电流传感器、电压传感器等。
3.电阻率测量的条件和环境：标准应规定电阻率测量的条件和环境，如温度、湿度、压力等。
这些条件和环境对电阻率测量结果有重要影响，应予以标准化。
4.电阻率测量结果的计算和表示：标准应规定电阻率测量结果的计算方法和表示方式，常用的表示方式有科学计数法、国际单位制等。
5.电阻率测量的不确定度评定：标准应做出电阻率测量的不确定度评定方法和要求，以确保测试结果的可靠性和准确度。
6.电阻率测量的质量控制：标准应规定电阻率测量的质量控制要求，包括仪器的校准和验证、试样的制备和处理等。
三、电阻率检测标准的制定过程电阻率检测标准的制定过程一般包括以下几个步骤：1.收集和整理相关资料和研究成果：制定电阻率检测标准需要收集和整理国内外相关的资料和研究成果，了解当前的研究和应用状况。
2.召开专家会议进行讨论和研究：组织相关专家和学者召开会议，就电阻率的测量方法、装置、条件等进行深入讨论和研究，确定标准的编制方案。
硅单晶电阻率的测试
I
I
A
r
p
图1.12 点电流源在均匀半无限大样品中的电流分布及等位面
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2、作业指导书：
• （一）方法原理：四探针法
• （二）仪器设备
• 1.7075（7071）型数字电压表
• 2.四探针测试仪
• 3.样品检测工作台
• （二）操作步骤
• 1.接通7075或7071数字电压表
• 2.测试电流选择：根据样品电阻率范围选择测量电流档位：
• 3.校样
•
用已知电阻率样块检查测量系统并作好记录。若测量数据落在样块标称数据范围之内，
则该系统可以投入使用。如有出入，应请有关人员检查。
• 4.电阻率的测试
• 5.硅单晶电阻率测试的规定
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四、检测环境及影响因素
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二、检测依据及设备
• 1、检测依据：
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2、检测设备：
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三、检测原理及作业指导书
• 1、工作原理： • 样品内部的电位分布为： I
2r
• 式中Φ为距离点电流半径为r的半球面上任何一 点的电位，I是电流大小，ρ是样品的电阻率。电 流流入，Φ取正号；电流流出，Φ取负号。
委托单位及地 乐山职业技术学院
址
乐山市市中区肖坝路108号
产品等级 抽样基数
优等品 单晶棒头中尾各三片
生产单位
乐山嘉源有限公司
样品数量 3片
抽/送样日期 2013-9-14
检验状态 符合检验要求
检验日期
2013-9-16
国家标准《硅、锗单晶电阻率测定方法》编制说明
硅、锗单晶电阻率测定方法修订讨论稿编制说明一、任务来源及计划要求根据中色标所字[2006]26号文，关于下达2006-2008年第二批半导体材料国家标准修订计划的通知精神，对中华人民共和国国家标准GB/T 1551-1995《硅、锗单晶电阻率测定直流两探针法》和GB/T 1552-1995《硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法》进行修订，将这两个标准合并编制为《硅、锗单晶电阻率测定方法》。
二、编制过程（包括编制原则、工作分工、征求意见单位、各阶段工作过程等）本标准以国家标准GB/T 1551-1995和GB/T 1552-1995为基础，参照国外先进标准SEMI MF 84-1105 和SEMI MF 397-1106 ，对原标准进行了补充和修订。
该标准的修订工作组主要由信息产业部专用材料质量监督检验中心、中国电子科技集团公司第四十六研究所承担。
2006年12月成立了标准修订工作组，在国内广泛调研的基础上，于2007年8月完成了标准征求意见稿，并对中国有色金属工业标准计量质量研究所、宁波立立电子股份有限公司、杭州海纳半导体有限公司、有研半导体材料股份有限公司、万向硅峰电子股份有限公司、南京国盛电子有限公司等26家单位函审征求意见。
三、调研和分析工作情况查阅了国外SEMI MF 84-1105 和SEMI MF 397-1106等相关标准。
本标准以国家标准GB/T 1551-1995和GB/T 1552-1995为基础，参照国外先进标准SEMI MF 84-1105 和SEMI MF 397-1106 ，对原标准进行了补充和修订。
为指导硅、锗材料生产应用单位使用好该标准，对该方法的干扰因素进行了分析，在编制标准中增加了干扰因素。
对原测试标准中所列举的欧姆接触材料进行实验发现使用不便，经多家单位使用验证导电橡胶做两探针法端面接触材料方便有效。
四、主要修订点4.1 本标准将GB/T 1551-1995《硅、锗单晶电阻率测定直流两探针法》和GB/T 1552-1995《硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法》两个标准，合并编制为《硅、锗单晶电阻率测定方法》。
单晶硅的电阻率衰减趋势_概述及解释说明
单晶硅的电阻率衰减趋势概述及解释说明1. 引言1.1 概述单晶硅作为半导体材料在电子工业中具有广泛的应用。
在研究和开发新型硅基电子器件时，了解和掌握单晶硅的性质是至关重要的。
其中，电阻率衰减趋势是一个关键问题，因为它直接影响了器件的性能和使用寿命。
1.2 文章结构本篇文章将首先对单晶硅的电阻率衰减趋势进行概述和定义。
接下来，我们将探讨影响这一趋势的因素，并介绍相关的实验结果和观察现象。
然后，我们将解释说明导致单晶硅电阻率衰减的原因，包括效应理论解释、杂质浓度与类型以及温度等因素对其影响。
随后，我们将根据实验验证和数据分析提供更多证据支持，并对其结果进行深入分析与讨论。
最后，我们将总结得出结论并展望未来进一步研究方向。
1.3 目的本文旨在全面概述并解释单晶硅的电阻率衰减趋势。
通过揭示导致此趋势的原因，我们希望为电子器件设计和制造提供理论指导，并为进一步研究提供启示。
了解单晶硅电阻率衰减的机制对于优化材料性能、提高器件效率以及延长器件寿命具有重要意义。
2. 单晶硅的电阻率衰减趋势2.1 定义和背景:单晶硅被广泛应用于半导体器件和光伏发电行业。
在这些应用中，了解单晶硅的电阻率衰减趋势对于材料性能和设备设计至关重要。
电阻率衰减是指单晶硅材料在特定条件下，其电阻率随时间推移而逐渐降低的现象。
2.2 影响因素:多个因素可以影响单晶硅材料的电阻率衰减趋势。
其中一些主要影响因素包括：- 杂质浓度：杂质是指在单晶硅晶格中非理想原子或离子，如掺杂元素。
不同类型和浓度的杂质会对单晶硅的导电性能产生不同程度的影响。
- 温度：温度变化也会显著影响到单晶硅的电阻率。
通常情况下，在提高温度时，单晶硅的电阻率会随之增加。
2.3 实验结果和观察现象:通过一系列实验和观察，研究人员已经发现了单晶硅电阻率衰减的特点和现象：- 随着时间的推移，单晶硅的电阻率在一定条件下会衰减。
具体衰减速率和程度取决于实际条件和材料制备方法。
- 单晶硅材料中的杂质浓度越高，电阻率衰减就越快。
国家标准-硅单晶电阻率的测定 直排四探针法和直流两探针法-编制说明-送审稿
国家标准《硅单晶电阻率的测定直排四探针法和直流两探针法》编制说明（送审稿）一、工作简况1、立项的目的和意义硅单晶是典型的元素半导体材料，具有优良的热性能与机械性能，易于长成大尺寸高纯度晶体，是目前最重要、用途最广的半导体材料。
在当今全球半导体市场中，超过95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路都是在硅单晶片上制作的，在未来30年内，它仍是半导体工业最基本和最重要的功能材料。
一般而言，硅单晶的电学性能对器件性能有决定性的作用，其中电阻率是最直接、最重要的参数，直接反映出了晶体的纯度和导电能力。
例如，晶体管的击穿电压就直接与硅单晶的电阻率有关。
在器件设计时，根据器件的种类、特性以及制作工艺等条件，对硅单晶的电阻率的均匀和可靠都有一定的要求，因此，硅单晶电阻率的测试就显得至关重要。
目前测试硅单晶电阻率时，一般利用探针法，尤其是直流四探针法。
该方法原理简单，数据处理简便，是目前应用最广泛的一种测试电阻率的技术。
由于硅单晶电阻率与温度有关，通常四探针电阻率测量的参考温度为23℃±1℃，如检测温度有异于该温度，往往需要进行温度系数的修正。
原来GB/T 1551-2009标准中直接规定测试温度为23℃±1℃，对环境的要求过于严格，造成很多企业和实验室无法满足，因此需要对标准测试温度进行修订，超出参考范围可以用温度系数修正公式修正。
另外，原标准四探针和两探针法的干扰因素没有考虑全面，修订后的新标准对干扰因素进行了补充和修正。
原标准的电阻率范围没有对n型硅单晶和p型硅单晶做出区分，由于n型硅单晶电阻率比p型硅单晶电阻率范围大，所以应该对n型和p型硅单晶的电阻率测试范围区分界定。
综上，需要对GB/T 1551-2009标准进行修订，以便更好满足硅单晶电阻率的测试要求。
该标准的修订将有利于得到硅单晶电阻率准确的测量结果，满足产品销售的要求，为硅产业的发展提供技术保障。
2.任务来源根据《国家标准化管理委员会关于下达2018年第三批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[2018] 60号）的要求，由中国电子科技集团公司第四十六研究所（中国电子科技集团公司第四十六研究所是信息产业专用材料质量监督检验中心法人单位）负责修订《硅单晶电阻率的测定直排四探针法和直流两探针法》，计划编号为20181809-T-469，要求完成时间2020年。
单晶与多晶材料的电阻率差别
单晶与多晶材料的电阻率差别材料的电阻率是衡量其导电性能的重要指标之一。
在材料科学领域，研究人员经常关注单晶和多晶材料的电阻率差别。
单晶材料是由单个晶格连续排列而成的，而多晶材料则包含多个晶粒的集合体。
由于材料的结构和晶格的不同，单晶与多晶材料在电阻率上表现出明显的差异。
首先，单晶材料的电阻率往往较低。
这是因为在单晶结构中，原子排列有序，晶格完整无缺。
电子在单晶材料中的移动路径相对较长，可以更容易地通过材料。
换句话说，电子在单晶材料中的散射较少，导致电阻率较低。
因此，许多导电性能要求高的应用，如半导体器件、电子元件等常常选用单晶材料。
相比之下，多晶材料的电阻率通常较高。
这是因为多晶材料由多个晶粒组成，晶粒之间存在晶界界面。
晶界界面对电子的散射产生一定的阻碍作用，使得电子在材料中的移动路径变短，导致电阻率增加。
此外，多晶材料中晶粒的尺寸和形状不一致，也会导致晶格缺陷和较高的电阻率。
因此，多晶材料常常用于一些对导电性能要求不那么严格的应用，如电热器件、电阻器等。
然而，并非所有情况下单晶材料的电阻率都低于多晶材料。
除了材料的基本结构外，其他因素也会对电阻率产生影响。
例如，掺杂和杂质可以改变材料的导电性能。
在一些特定的材料中，适量的掺杂或杂质可以增加材料的自由电子浓度，提高导电性能，从而降低电阻率。
此外，温度的变化也会对电阻率造成影响。
一般情况下，随着温度的升高，晶格振动增强，电子与晶格的碰撞频率增加，导致电阻率增加。
然而，对于某些材料来说，随着温度的升高，晶格振动的增强会使电子的散射减少，导致电阻率降低。
总的来说，单晶材料和多晶材料的电阻率存在明显的差异。
单晶材料通常具有较低的电阻率，适用于要求导电性能优异的应用。
而多晶材料的电阻率较高，常用于对导电性要求较低的场合。
当然，具体的材料结构、掺杂和温度等因素也会对电阻率产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据不同的需求来选择适合的材料。
1.2 半导体硅单晶电阻率的测量
如果用以上装置来测量半导体的电阻率，由于导线 与样品之间存在很大的接触电阻，其有效电路图如 图所示：
（2）两探针法电阻率的基本原理 如图所示，在样品两端通以电流，并在样品的电流回路上串 联一个标准电阻Rs，利用高输入的电压表或电位差计测量 电阻上的电压降Vs，计算出流经半导体样品中的电流：
二、电阻率的测试方法
按照测量仪器分类： 1、接触法：适用于测量硅单晶、切、磨等硅片的 电阻率 （1）两探针法 （2）四探针法 （3）扩展电阻法 （4）范德堡法 2、无接触法：测量硅抛光、外延及SOI等片的电阻 率 （1）C-V法 （2）涡旋法
三、两种典型的测量方法 1、两探针法 （1）一般金属测试电阻率：
5)测试环境和温度修正
一般来说，四探针测试过程要求测试室的环境恒温、恒湿、 避光、无磁、无震。 由于半导体材料随温度的变化会发生变化，因此往往需要进 行温度系数的修正。一般参考温度为23℃±2 ℃，如实际温 度与参考温度相差太大，则需根据以下公式修正：
CT----温度修正系数，与样品的材料、导电类型、掺杂元素 有关系
若s1=s2=s3=s,则有
由以上两公式以及公式
可得探针系数为
实际两种为了直接读数，一般设置电流的数值等于探针系数 的数值，如探针间距为S=1mm,则C=2πS=0.628cm,若调节 恒流I=0.628mA，则由，2,3探针直接读出的数值即为样品 的电阻率。
（3）四探针测试仪器（KDY-1A)
(4)四探针法测量电阻的侧准条件和测试工艺要求： 1）样品表面 a)为了增大表面复合，降低少子寿命，从而减小少子注入的 影响，试样测量表面一般要求经过粗砂研磨或喷砂处理。 b)要求试样表面具有较高的平整度，且样品厚度以及任一探 针距样品边缘的距离必须大于4倍针距，以满足近似无穷大 的测试条件。 c)个测试点厚度与中心厚度的偏差不应大于±1%。
单晶电阻率随长度
单晶电阻率随长度1.引言1.1 概述概述单晶电阻率是指在特定条件下，单位长度的单晶材料通过导电电流时所表现出的电阻特性。
它是研究材料电导性质的重要参数之一，对于了解材料内部的电子运动和材料的导电行为具有重要意义。
在过去的研究中，人们发现单晶电阻率与材料的长度存在一定的关系。
随着材料长度的增加，单晶电阻率通常会发生变化，但具体的变化规律取决于材料的特性和结构。
本文将就单晶电阻率随长度的变化规律展开讨论，并探讨影响单晶电阻率变化的因素。
通过对这些问题的研究，我们可以进一步认识材料的导电特性，并为材料科学和电子器件的设计提供重要的参考依据。
接下来的章节将逐步介绍单晶电阻率的定义和意义，以及它与长度的关系。
通过对已有的研究成果进行综合分析，我们将总结出单晶电阻率随长度变化的一般规律，并对可能产生这种变化的因素进行深入的讨论。
最后，我们将给出结论，对这一研究领域的未来发展方向进行展望。
文章的结构将在下一章节进行详细介绍。
通过深入的探究，我们可以更好地理解单晶电阻率随长度的变化规律，并为材料科学的发展和电子器件的设计提供有益的参考。
1.2 文章结构本文将围绕单晶电阻率随长度的变化规律展开研究。
文章分为引言、正文和结论三个部分，具体内容安排如下：引言部分首先概述了单晶电阻率的定义和意义，解释了为何研究单晶电阻率随长度的变化规律对于理解材料性质和应用具有重要意义。
接着介绍了文章的结构和整体内容安排，为读者提供了整体把握文章逻辑的指引。
正文部分分为两个主要部分：单晶电阻率的定义和意义以及单晶电阻率与长度的关系。
在2.1小节中，将详细阐述单晶电阻率的定义，解释其与材料内部电阻和导电性质之间的关系，并探讨了研究单晶电阻率的意义。
2.2小节将着重探究单晶电阻率与长度的关系，分析其变化规律，并引入了相关研究成果和理论模型，以支持文章观点。
结论部分将对单晶电阻率随长度的变化规律进行总结，归纳出主要结论，并对影响单晶电阻率随长度的因素进行讨论。
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关于直拉硅单晶电阻率判定标准的建议
一、氧施主的理论分析
氧是硅中的最主要杂质之一，在硅熔点处，最大溶解度为2.75×1018cm-3。
氧直拉硅单晶的氧主要来源于石英埚，氧杂质在低温热处理时，会产生施主效应，使得P型硅晶体的电阻率变大，N型硅晶体的电阻率变小。
施主效应严重时，能使P型硅晶体转化为N型，这就是氧的施主效应。
氧的施主效应可以分为两种情况，有不同的性质，一种是在350～500℃左右温度范围生成的，称为热施主。
一般认为，450℃是硅中热施主形成的最有效温度，在此温度下退火，100小时左右可达到施主浓度最大值(1×1016cm-3左右)，随后热施主浓度随时间的延长而下降。
可以通过红外光谱直接测量到热施主的存在，还可以利用电子核磁共振谱的信号研究热施主。
除了退火温度，硅中的初始氧浓度对热施主的形成速率和浓度有最大影响，初始氧浓度越高，热施主浓度越高，其形成速率也越快。
一般地，直拉硅单晶样片经过650℃温度退火30分钟急冷降温后，在低温热处理生成的热施主会完全消失，可是当它在这个温度段较长时间热退火时，会有新的和氧有关的施主现象出现，这就是新施主，因此掌握退火时间是比较关键的。
单晶的表皮氧含量往往由于扩散和冷却作用氧施主的形成极少，因此P型太阳能级单晶可以根据表皮电阻率来定义真实电阻率，而要得到真实的中心电阻率必须进行退火来实现。
二、单晶电阻率反翘的分析
1、在硅单晶中一般主要存在硼和磷两种杂质，当硼杂质浓度大于磷杂质浓度时导电类型表现为P型，反之为N型，在有杂质补偿的情况下，电阻率主要由有效杂质浓度（N硼-N磷）或（N磷-N硼）决定。
我们生产的单晶产品为P型掺硼单晶1-3Ω-cm，在电阻率一定范围内有效杂质浓度（N硼-N磷）也一定，由于现在太阳能电池片已研究出硅片中硼杂质过高会导致光致衰减过大，影响转换效率，因此要尽量减小磷杂质浓度，由于硅单晶中磷杂质难以检验，现
就看单晶电阻率是否反翘来控制它。
P型单晶由于硼在硅中的分凝系数是0.8，硼杂质随着单晶的生长会越来越多，对应的电阻率也会逐步降低，正常P型单晶头部电阻率是尾部电阻率的1.5倍左右。
但如果硅料中含有磷杂质，由于磷在硅中的分凝系数是0.35，磷杂质也随着单晶的生长会越来越多且增长速度大于硼杂质，造成有效杂质浓度（N硼-N磷）减少甚至（N磷>N硼）转为N型,这样就会出现P型电阻率沿着单晶生长方向从高到低又反翘到高，严重的就转为N型。
此种情况才是真正的电阻率反翘。
2、而现在的情况是一支整棒均是P型，头尾电阻率分布都符合正常P 型单晶头部电阻率是尾部电阻率的1.3-1.5倍左右的关系，但在分成几段后会有一段出现电阻率反翘现象，这不是真正的电阻率反翘，其原因有：⑴电阻率测试误差，测试精度就二位，如2.1和2.2分辨不出；⑵氧施主的影响导致测试数据不准，正规电阻率测试需要样片退火消除氧施主后测试；⑶由于国产设备精度差，无法提高晶体转速导致晶棒径向电阻率均匀性差，晶棒端面各测试点电阻率不一样；⑷我们有22寸系统，拉制的晶棒长度为18寸的2倍，头尾电阻率比也是1.3-1.5倍，但分段还是按300mm来分，这样每一小段头尾电阻率差异就小，在二位测试精度下就分不出来。
三、建议
综上所述，我部门建议单晶电阻率是否超标要根据表皮电阻率来判断，反翘与否应根据表皮电阻率的变化来判断，即一炉完整的单晶表皮电阻率从头到尾电阻率由低到高分布（头部电阻率约为尾部的1.3-1.5倍）并且没有转型现象属合格单晶，由于单晶过长，测试误差，拉速和热场波动等原因造成的中间某一小段的单晶表皮电阻率有倒置现象是正常的，中心电阻率由于氧施主的作用不具备参考价值。