Метрологическая аттестация образцовой установки по измерению удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов (кремния монокристаллического) четырехзондовым методом
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ления согласно ГОСТ 24З92-80 составляет от 3.0 до 7.0% на различных диапазонах измеряемой физической величины. Потребности производства предъявляют требования по измерению УЭС с погрешностью не хуже 1%.
Поэтому проведем расчет соотношения погрешностей, исходя из существующего диапазона погрешностей рабочих СИ, т.е. = 1.0 - 7.0%.
2.2 Проект поверочной схемы для средств измерений удельного электрического сопротивления
По результатам расчета параметров ПС составлен проект ПС для средств измерений УЭС, который представлен на рис. 2.1.
Рисунок 2.1
Поверочная схема для средств измерений удельного электрического сопротивления (проект)
Поверочная схема распространяется на средства измерений удельного электрического сопротивления и устанавливает порядок передачи размера единицы УЭС от рабочих эталонов рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и методов поверки.
Предполагается, что данная поверочная схема будет ветвью государственной поверочной схемы для средств измерений удельного электрического сопротивления (ГОСТ 8.028 - 86) [6].
. Рабочие эталоны предназначены для воспроизведения и хранения размера единицы удельного электрического сопротивления в диапазоне от 10-3 до 105 Ом . см и передачи при помощи образцовых средств I разряда (ГCO или ОСО) рабочим средствам измерений.
Среднее арифметическое значение, воспроизводимое рабочим эталоном, составляет 0.9999...Ом . см.
Средние квадратические отклонения результатов сличений рабочих эталонов с государственным первичным эталоном не должны превышать 3 . 10-4. Нестабильность за год мер, входящих в состав рабочих эталонов, определенная при температуре 200С не должна превышать 5.10-4.
Размер единицы удельного электрического сопротивления передается образцовым средствам измерений 1 разряда методом прямых измерений.
. В качестве образцовых средств измерений 1 разряда применяют государственные стандартные образцы удельного электрического сопротивления. Стандартные образцы аттестованы на удельное электрическое сопротивление в диапазоне от 10-3 до 105 Ом . см.
Стандартные образцы представляют собой:
в диапазоне от 10-3 до 10 Ом . см - металлизированные слои (например, силициды);
в диапазоне от 10 до 105 Ом . см - эпитаксиальные структуры;
в диапазоне от 105 до 106 Ом . см - кремний поликристаллический.
Государственные стандартные образцы применяют для передачи размера единицы удельного электрического сопротивления образцовым средствам измерений 2 разряда.
. В качестве образцового средства измерения 2-го разряда применяется образцовая четырехзондовая установка для измерения удельного электрического сопротивления.
Четырехзондовый метод основан на расчете величины удельного электрического сопротивления по результатам измерения разности потенциалов в двух точках, расположенных на плоской поверхности монокристалла, при пропускании электрического тока определенной величины через два точечных контакта, расположенных на той же поверхности.
Предельные значения погрешности измерений не должны превышать 0.5%.
Размер единицы удельного электрического сопротивления передается образцовым средствам измерения 3-го разряда (ГСО или ОСО) методом прямых измерений.
. В качестве образцовых средств измерений 3-го разряда применяют государственные или отраслевые стандартные образцы удельного электрического сопротивления.
Стандартные образцы аттестованы на удельное электрическое сопротивление в диапазоне от 10-3 до 105 Ом . см с погрешностью не более 1.7%.
Стандартные образцы применяют для передачи размера единицы удельного электрического сопротивления рабочим средствам измерения.
. В качестве рабочих средств измерений применяют цифровые приборы измерения удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов.
Предельная допускаемая относительная погрешность рабочих средств измерений не превышает 7%.
3. Образцовая установка по измерению удельного электрического сопротивления кремния монокристаллического
.1 Описание установки, ее работа, характеристики средств измерений, в нее входящих
Образцовая установка предназначена для метрологической аттестации и поверки стандартных образцов (CO),для измерения удельного электрического сопротивления монокристаллического кремния электронной и дырочкой проводимости, поликристаллического кремния, тонких диффузионных, эпитаксиальных и ионнолегированных слоев на подложках, отличающихся от слоя значением удельного электрического сопротивления или типом проводимости в диапазоне:
УЭС, Ом . см 10-3 до 105.
Рабочие условия эксплуатации:
окружающая температура от 278 до 313 К (5 до 400С);
относительная влажность до 80%;
- напряжение сети 22022 В в частоты 500.5 Гц;
сила давления каждого зонда на образец от 0.5 до 2.0 Н.
В состав образцовой установки (УО) входят самые высокоточные приборы, выпускаемые промышленностью:
. Источник калиброванных токов - прибор для поверки вольтметров программируемый B1-13 с погрешностью установки калиброванных токов, относительно меры ЭДС:
(1.10. +10 нА) на поддиапазоне - 1mА;
(1.10. +100 нА) на поддиапазоне - 10mА;
(1.10. +1 мкА) на поддиапазоне - 100mА;
где Ук - ток, установленный на выходе прибора.
. Цифровой вольтметр G-1202.010 с погрешностью измерения электрического напряжения на диапазоне 0-10 В не хуже 0.003%.
. Измерительный четырех