Метрологическая аттестация образцовой установки по измерению удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов (кремния монокристаллического) четырехзондовым методом
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ом на результат также оказывает влияние невоспроизводимость межзондовых расстояний. Поэтому возникла необходимость измерения расстояний между зондами головки. Измерение проводили с помощью микроскопа металлографического ММР-2Р со штриховой мерой.
На алюминиевой фольге десятикратно получили отпечатки зондов 1, 2, 3, 4. Расстояние между первым и вторым зондом обозначено 1 - 2, между вторым и третьим 2 - 3,между третьим и четвертым 3 - 4.
Результаты измерений отражены в табл. 5.7.
Таблица 5.7. Результаты измерений расстояний между зондами головки №429
РасстояниеЧисло делений шкалы окуляра между зондами на отпечаткахСреднее число деленийРасстояниемкммм1 - 264 66 68 67 67 67 67 68 67 6866.910041.0042 - 365 70 68 69 70 67 68 70 67 6868.210231.0233 - 468 67 67 67 67 67 70 68 70 6767.810171.017Среднее67.610151.015
Расстояние между зондами: (10155) мкм.
Относительную погрешность среднего межзондового расстояния рассчитали по формуле (4.8). Ее числовое значение = 0.8%. Учитывая погрешность штриховой меры, относительная погрешность определения среднего межзондового расстояния равна:
= 2
Ее числовое значение = 0.93%.
5.2.4 Расчет относительной систематической составляющей погрешности 4-х зондовой установки
Относительную систематическую составляющую получаем, исходя из формулы (4.2) и пользуясь результатами п. 5.2.1. - 5.2.3.
,
где - относительная погрешность измерения сопротивления образца между потенциальными зондами для j-той точки диапазона;
- относительная погрешность, обусловленная переходным сопротивлением контактов (зондов) и объектом измерений в j-той точке диапазона;
- относительная погрешность установления среднего межзондового расстояния.
Их числовые значения, полученные в процессе эксперимента, равны:
= 0.005%, = 0.1%, = 0.93%.
Тогда величина , относительной систематической составляющей погрешности образцовой четырехзондовой установки для измерения удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов (кремния монокристаллического) не превышает 1.0% в диапазоне измерений УЭС 10-3 - 105 Ом . см.
5.3 Исследование относительной погрешности образцовой установки
Относительную погрешность образцовой установки рассчитываем согласно п. 4.3.3.
,
где =
Здесь = 1.96 . Sj.
Используя полученные ранее оценки относительного среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности, равной 0.3% и относительной систематической составляющей погрешности, не превышающей 1.0%, получаем величину относительной погрешности образцовой четырехзондовой установки для измерения удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов (кремния монокристаллического).
Ее числовое значение не превышает 1.2% в диапазоне измерений удельного электрического сопротивления от 10-3 до 105Ом . см.
5.4 Результаты метрологической аттестации образцовой 4-х зондовой установки
Оценка МХ образцовой установки проведена по программе метрологической аттестации в соответствии с требованиями ГОСТ 8.326-89 и утвержденной в УНИИМ.
Результаты исследований УО оформлены в виде свидетельства по ГОСТ 8.326-89 и метрологические характеристики установки имеют следующие числовые значения (табл. 5.8)
Таблица 5.8. Результаты аттестации УО
Наименование метрологических характеристикДействительные значения метрологических характеристикОтносительное среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности измерений0.3%Предельное значение относительной систематической составляющей погрешности при доверительной вероятности Р=0,951.0%Предельное значение относительной погрешности при доверительной вероятности P=0.951.2%
Диапазон измерений - 10-3 - 105 Ом . см.
Выводы
. В ходе дипломной работы изучен четырехзондовый метод измерения удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов (кремния монокристаллического). Рассмотрены физические эффекты, вносящие погрешность в результаты измерений.
. Проведена оценка числа ступеней поверочной схемы с определением соотношения ее погрешностей полей. Разработан проект локальной поверочной схемы для средств измерений удельного электрического сопротивления.
. Составлена программа метрологической аттестации образцовой установки для измерения удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом и установлены метрологические характеристики, подлежащие определению.
. Проведена метрологическая аттестация образцовой установки.
. Экспериментально установлены следующие значения МХ УО:
случайная составляющая погрешности УО не превышает 0.3%;
относительная систематическая составляющая погрешности УО не превышает 1.0%;
относительная погрешность УО не превышает 1.2%.
. По результатам метрологической аттестации четырехзондовая установка для измерения удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов признана соответствующей предъявляемым к ней требованиям и может быть рекомендована к применению в качестве образцового средства измерения после замены четырехзондовой головки.
Список использованной литературы
. Resistivity Measurements on Germanium for Transistors - Proceedings of the I-R-E. - 1954, V. 42, №2, p. 420-427.
2. Павлов Л.П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов. Учебное пособие для специальности полупроводниковые приборы ?/p>