ГОСТ 16153-80

ГОСТ 16153–80 단결정 게르마늄. 기술 조건 (수정 N 1, 2, 3, 4 포함)

ГОСТ 16153−80

그룹 В51

국가 간 표준

단결정 게르마늄

기술 조건

Monocrystalline germanium. Specifications

ОКП 17 7441

시행일 1981−01−01

정보 자료

1. 개발 및 제출: 소비에트 연방 비철금속공업부

2. 승인 및 시행: 소련 표준 국가위원회 결의 1980.03.14 N 1167

3. 대체: ГОСТ 16153–70

4. 참조 표준·기술 문서

5. 유효기간 제한은 국가 간 표준화·계량·인증 위원회 의사록 N 3−93에 따라 철회됨 (ИУС 5−6-93)

6. 개정판(수정 N 1, 2, 3, 4 포함), 각각 1984년 12월, 1988년 5월, 1990년 7월, 1993년 2월에 승인 (ИУС 4−85, 8−88, 10−90, 9−93)

본 표준은 반도체 소자 제조에 사용되는 단결정 게르마늄 주괴에 적용되며, 국민경제의 필요를 위해 제조되는 단결정 게르마늄에 대한 요구사항을 규정한다.

1. 기술적 요구사항

1.1. 단결정 게르마늄 주괴는 본 표준의 요구사항에 따라 전자형(전자 전도성)으로는 안티몬(Sb)으로 도핑한 것, 정공(홀)형 전도성으로는 갈륨(Ga)으로 도핑한 것에 대해 소정의 절차로 승인된 기술 문서에 따라 제조한다.

1.2. 단결정 주괴의 결정학적 지향 (III).

1.3. 단결정 게르마늄 주괴의 단면 평면이 지향면 (III)에서 벗어나는 최대 허용 편차는 2°를 초과해서는 안 된다.

(수정된 판, 수정 N 1).

1.4. 단결정 게르마늄 주괴는 끝면에서 측정한 비저항 값이 명목값으로부터 허용되는 상대 편차에 따라 표 1에 기재된 하위그룹에 해당해야 한다.

표 1

단결정 주괴의 비저항 명목값 선택은 ГОСТ 8032에 따라 다음 수열로 한다:

— 비저항 0,1에서 1 옴·см 범위: 0,1; 0,12; 0,15; 0,2; 0,25; 0,31; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1 옴·см;

— 비저항 1에서 10 옴·см 범위: 1,1; 1,40; 1,8; 2,2; 2,8; 3,5; 4,5; 5,6; 7,1; 9 옴·см;

1.5. 게르마늄 단결정 잉곳의 전위(디슬로케이션) 밀도와 기하학적 치수는 표 2의 요구사항을 만족해야 한다.

표 2

수요자의 요구에 따라 게르마늄 단결정 잉곳 ГЭ 9 г1은 직경 40에서 50 mm로 제작한다.

전위 밀도 하위그룹 1에 속하는 게르마늄 단결정 잉곳 및 전위 밀도 1·10-2·10 см의 하위그룹 2에 속하는 잉곳은 1991-01-01 이전까지 제작되었다.

(개정판, Изм. N 1, 2).

1.6. 각 단결정 잉곳의 최대 직경과 최소 직경의 차이는 4 mm를 초과해서는 안 된다.

1.7. 하위그룹 2 및 3에 속하는 게르마늄 단결정 잉곳에는 단결정 잉곳의 평균 직경보다 긴 길이를 갖는 저각(소각) 경계들의 총합이 이상이어서는 안 된다.

1.8. 게르마늄 단결정 잉곳에서 주요 전하 운반체의 이동도는 비저항 및 전도형에 따라 표 3에 명시된 규격에 부합해야 한다.

표 3

(개정판, Изм. N 2).

1.9. 게르마늄 단결정 잉곳은 외부 결함(크기가 3 mm를 초과하는 깨짐, 균열 및 기공)을 가져서는 안 되며, 또한 단결정 잉곳을 절단할 때 발견되는 내부 기공 및 균열이 있어서는 안 된다.

1.10. 게르마늄의 단결정성, 단결정 잉곳 종축의 결정학적 배향, 절단면의 배향면(III)으로부터의 허용 편차, 주요 전하 운반체의 이동도, 하위그룹 1의 전위 밀도 및 내부 기공·균열의 부재는 제조 기술에 의해 보장된다.

(개정판, Изм. N 2).

1.11. ОКП 코드는 부속서 7에 제시되어 있다.

(추가로 도입, Изм. N 1).

1.12. 갈륨을 도핑한 단결정 게르마늄 주괴(결정학적 배향 (100))는 직경이 20 mm 이상, 공칭 비저항 값이 0.4 및 0.45 옴·cm(Ом·см)이며, 비저항 값의 허용 상대편차 ±10%, 전위(디슬로케이션) 밀도는 10 cm, 비전위 기원 결함 밀도는 10 cm 이하, 단결정 주괴의 길이는 50−120 mm이다.

비전위 기원 결함 밀도의 기준값 및 단결정 주괴의 최대 길이는 01.01.92 이전에는 불량으로 간주되지 않는다.

(추가 도입, 수정 N 3).

표기 예시

전기전도성이 전자형인 단결정 게르마늄 주괴, 공칭 비저항 값 14, 하위그룹 б 및 3:

ГЭ 14б3 ГОСТ 16153–80

같은, 정공형(홀형) 전기전도성 타입, 공칭 비저항 값 45, 하위그룹 및 1:

ГД 451 ГОСТ 16153–80

2. 검사 규정

2.1. 단결정 게르마늄은 로트로 검사한다. 한 로트는 하나의 단결정 주괴로 구성되어야 한다. 인도·검수 시험에서는 단결정 주괴에 대해 다음을 결정한다: 전기전도성 타입; 비저항 값; 전위 밀도; 하위그룹 2, 3에 대해 저각(소각) 경계의 존재 및 총 길이; 기하치수 및 외부 결함의 부재; 결정학적 배향이 (100)인 게르마늄의 경우 비전위 기원 결함 밀도.

비전위 기원 결함 밀도의 결정은 통계 자료 수집을 위해 수행한다.

보증된 파라미터에 대한 주기적 시험(항 1.10에 따라)은 분기마다 적어도 한 번, 한 개의 단결정 주괴에 대해 수행한다.

(수정된 판, 수정 N 2).

2.2. 각 단결정 게르마늄 주괴에는 다음을 포함하는 품질 증명서가 첨부되어야 한다:

— 제조업체의 상표 또는 명칭과 상표;

— 제품명 및 그 등급(마크);

— 단결정 주괴 번호;

— 전기전도성 타입;

— 전기적 비저항 값 및 선택된 공칭값으로부터의 편차;

— 하위그룹 2의 경우 단결정 주괴의 상·하단면에 대한 평균 전위 밀도 값 및 하위그룹 3의 경우 단결정 주괴 하단면에 대한 평균 전위 밀도 값;

— 단결정 주괴의 길이 및 직경(밀리미터);

— 순중량(그램);

— 제조 일자;

— 품질관리 도장;

— 본 표준의 표기;

— 국가검수 도장(국가검수가 도입된 기업의 경우).

(수정된 판, 수정 N 1, 2).

3. 검사 방법

3.1. 게르마늄의 단결정성 여부 검사는 확대기구를 사용하지 않고, 단결정 주괴에 대한 추가 가공 없이 육안으로 실시한다.

(수정된 판, 수정 N 1).

3.2. 게르마늄의 전기전도성 타입은 부속서 1에 제시된 방법에 따라 단결정 주괴의 각 단면에서 결정한다.

3.3. 단결정 주괴의 결정학적 배향 및 단면 절단면의 배향면(III)으로부터의 편차는 부속서 2 및 3에 제시된 방법으로 결정한다.

품질 평가에 대한 의견 불일치가 있을 경우 X-선 방법(부속서 2)에 따라 결정한다.

3.4. 단결정 주괴의 비저항은 ГОСТ 24392에 따라 양쪽 단면에서 측정하며, 측정점은 도면에 따라 중앙에 하나, 단면의 주변 영역에 네 곳으로 배치한다. 프로브의 배치는 주괴 반경에 수직으로 한다.

단면의 비저항 값이 공칭 비저항 값으로부터 벗어나는 상대 편차는 다음 식으로 계산한다

,

3.5. (III)면의 전위 밀도와 저각 경계의 총 길이는 단결정 게르마늄 잉곳의 하단 단부에서 부록 5에 제시된 방법에 따라 결정한다.

하위그룹 2의 경우 전위 밀도 평균값은 단결정 잉곳의 상단 및 하단 단부에서 각각 결정한다.

(개정판, 개정 N 1, 4).

3.6. 직경은 단결정 잉곳의 양 끝과 중앙에서 오차 0.5 mm 이하로 측정하고, 길이는 오차 1 mm 이하로 측정 정밀도를 보장하는 계측기로 측정한다.

3.6.1. 단면이 원형이 아닌 단결정 잉곳의 직경은 성장축에 수직으로 단면 중심을 지나가는 최소 및 최대 치수의 측정값의 산술평균으로 본다.

3.7. 단결정 잉곳의 질량은 오차 ±1 g 이내인 저울로 저울질하여 결정한다.

3.8. 주요 전하 운반자의 이동도는 단결정 잉곳의 하단 및 상단 단부에서 절단한 두 시편에 대해 부록 6에 제시된 방법으로 결정한다.

3.8а. 단결정 게르마늄 잉곳의 (100)면에 대한 전위 밀도는 부록 8에 제시된 방법에 따라 결정한다.

(신설, 개정 N 4).

3.9. 단결정 잉곳의 외관상 결함 유무 검사는 확대 장비를 사용하지 않고, 단결정 잉곳의 추가 가공을 하지 않은 상태에서 수행한다.

4. 포장, 표시, 운송 및 보관

4.1. 각 단결정 게르마늄 잉곳은 ГОСТ 10354에 따른 C 등급 폴리에틸렌 필름 봉투에 넣는다. 단결정 잉곳이 들어 있는 봉투에는 품질 증명서를 동봉한다.

4.2. 폴리에틸렌 봉투는 ГОСТ 20477에 따른 점착층이 있는 테이프로 밀봉하거나 접합하고, 연질 완충재를 넣은 골판지 또는 플라스틱 상자에 포장한다. 뚜껑과 상자 연결부는 ГОСТ 20477에 따른 점착층이 있는 폴리에틸렌 테이프로 봉하고, 또는 해당 테이프로 뚜껑을 상자에 걸쳐 묶어 고정한다.

(개정판, 개정 N 1).

4.3. 상자 표면에 다음을 기재한 라벨을 붙인다:

— 제조업체의 상표 또는 명칭 및 상표;

— 제품 명칭;

— 품질 증명서 문서 번호;

— 순중량(그램);

— 제조 일자;

— 본 표준의 표시.

4.4. 골판지 또는 플라스틱 상자는 ГОСТ 2991에 따른 III-1형 목재 판재 상자 또는 ГОСТ 5959에 따른 III형 판재 목재 재료 상자에 넣어 포장하고, ГОСТ 12923에 따른 탄성 폴리우레탄 또는 알리그닌 완충재, 또는 ГОСТ 7376에 따른 골판지로 빈틈을 채운다.

포장 단위의 중량은 50 kg을 초과해서는 안 된다.

각 상자에는 다음을 기재한 포장 명세서를 넣어야 한다:

— 제조업체의 상표 또는 명칭 및 상표;

— 제품 명칭;

— 순중량(킬로그램);

— 상자당 단결정 잉곳 수량;

— 포장 일자;

— 포장자 성명 및 번호.

4.3, 4.4. (개정판, 개정 N 1, 2).

4.5. 상자 표시는 ГОСТ 14192에 따라 하며 취급 표시는 다음과 같이 부착한다:

«깨지기 쉬움, 취급 주의»;

«습기 주의».

4.6. 단결정 게르마늄은 화물 운송 규정에 따라 밀폐 화차로 철도 소량 발송으로 운송한다. 포장 단위가 2개 이상일 경우에는 ГОСТ 9078에 따른 평판형 범용 팔레트에 포장물을 적재하고, ГОСТ 3560에 따른 강철 띠 또는 지름 5 mm 이상인 ГОСТ 3282에 따른 철선으로 고정하여 팩킹한다.

패키지의 치수 및 중량은 ГОСТ 24597이 정한 규정을 초과해서는 안 된다.

Допускается транспортирование монокристаллического германия автомобильным и авиационным транспортом в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на транспорте данного вида.

Допускается транспортирование отдельными почтовыми посылками. Масса брутто ящика посылки не должна превышать 10 кг.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.7. Монокристаллические слитки германия должны храниться в упаковке изготовителя, в закрытых складских помещениях.

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

5.1. Изготовитель гарантирует соответствие монокристаллических слитков германия требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий их хранения.

5.2. Срок замены материала устанавливается 1 год со дня отгрузки продукции.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

Тип электропроводности определяют по образующей и торцевой поверхности монокристаллического слитка методом термозонда (термоэлектродвижущей силы) или методом точечно-контактного выпрямления.

Метод термозонда (холодного или горячего) рекомендуется для и -типа германия, удельное электрическое сопротивление которого при комнатной температуре менее 40 Ом·см.

Тип электропроводности германия с удельным электрическим сопротивлением выше 40 Ом·см определяют методом холодного термозонда.

Метод точечно-контактного выпрямления рекомендуется для образцов  — и -типа германия с удельным электрическим сопротивлением выше 1 Ом·см.

Основной метод определения типа электропроводности — метод определения знака коэффициента Холла (см. приложение 6).

По сравнению с основным методом рекомендуемые обладают большей локальностью и могут быть использованы для выявления областей с отличающимися типами электропроводности в пределах одного монокристаллического слитка. Для материалов с электропроводностью, близкой к собственной, рекомендуется использование основного метода определения типа электропроводности по знаку коэффициента Холла.

1. Определение типа электропроводности методом термозонда

1.1. Сущность метода

Метод заключается в определении полярности термоЭДС, возникающей между нагретой и более холодной областями полупроводника с помощью чувствительного нуль-индикатора.

1 — зонд; 2 — образец; 3 — нуль-индикатор; 4 — металлическая пластинка

Черт.1

Градиент температуры создается локальным нагревом (охлаждением) монокристаллического слитка в результате прижима нагретого (охлажденного) зонда.

1.2. Аппаратура

Принципиальная схема для определения типа электропроводности методом горячего () и холодного термозонда (б) приведена на черт.1.

Зонд, изготовленный из любого токопроводящего материала; рекомендуется использование материалов, не подверженных коррозии при нагревании или работе во влажной среде (например никеля). Вторым контактом служит металлическая пластина из меди, свинца или алюминия.

Индикатор — гальванометр с чувствительностью не ниже 4·10А/дел, например типа М-195/2 или М-195/3. Допускается применение других индикаторных устройств с чувствительностью не ниже указанной.

Хладоагент — жидкий азот по ГОСТ 9293 или двуокись углерода твердая техническая по ГОСТ 12162.

Зонд нагревают любым нагревательным устройством; температуру горячего зонда контролируют по расплавлению сплава Вуда (температура плавления 60,5 °С).

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1.3. Подготовка к измерению

При наличии на поверхности монокристаллического слитка видимых невооруженным глазом следов окисления, побежалостей с поверхности монокристаллического слитка удаляют окисную пленку (травлением, шлифовкой и т. д.); монокристаллические слитки промывают в деионизованной воде и просушивают фильтровальной бумагой. Допускается измерение на поверхности, полученной в результате резки алмазным инструментом или обработки абразивными материалами.

1.4. Выполнение измерений

1.4.1. Прижимая нагретый (охлажденный) зонд к поверхности монокристаллического слитка, включенного в измерительную схему способом, показанным на черт.1, добиваются отклонения стрелки нуль-индикатора.

1.4.2. Тип электропроводности определяют в соответствии с обозначениями черт.1 при отклонении стрелки нуль-индикатора, большем на 30% полной шкалы прибора. Для выполнения указанного требования допускается увеличение разности температур между зондом и монокристаллическим слитком.

2. Определение типа электропроводности методом точечно-контактного выпрямления

2.1. Сущность метода

Выпрямляющие свойства контакта металл-полупроводник определяются типом основных носителей заряда в полупроводнике. Метод основан на качественном сравнении сопротивлений точечного контакта при различных полярностях приложенного напряжения. Тип электропроводности определяют по отклонению стрелки чувствительного к току нуль-индикатора или по виду вольтамперной характеристики, получаемой на экране осциллографа.

1 — точечный контакт (зонд); 2 — монокристаллический слиток; 3 — омический контакт; 4 — автотрансформатор;
5 — нуль-индикатор; 6 — отвод к горизонтальным пластинам осциллографа; 7 — отвод к вертикальным
пластинам осциллографа; 8 — регулировочное сопротивление

Черт.2

2.2. Аппаратура

Принципиальная схема для определения типа электропроводности методом точечно-контактного выпрямления с применением нуль-индикатора () и осциллографа (б) приведена на черт.2.

-тип

-тип

Черт.3

В зависимости от удельного электрического сопротивления образца и чувствительности осциллографа величина сопротивления () может быть различной, но должна обеспечивать полную развертку осциллографа по вертикальной оси.

Зонд, изготовленный из вольфрамовой или стальной проволоки. Вторым контактом служит металлическая пластина из меди, свинца или алюминия. Омический контакт получают нанесением на поверхность образца контактного сплава. Например, при помощи алюмогаллиевого карандаша или индий-галлиевой пасты.

Индикаторные устройства — гальванометры с чувствительностью 4·10А/дел, например типа М-196/2 или М-195/3; осциллографы, пригодные для наблюдения вольтамперных характеристик, типа С1−5, С1−19, С1−48 или аналогичные им.

2.3. Подготовка к измерению

При наличии на поверхности монокристаллического слитка видимых невооруженным глазом следов окисления, побежалостей с поверхности монокристаллического слитка удаляют окисную пленку (травлением, шлифовкой и т. д.); монокристаллические слитки промывают в деионизованной воде и просушивают фильтровальной бумагой. Допускается измерение на поверхности, полученной в результате резки алмазным инструментом или обработки абразивными материалами.

2.4. Выполнение измерений

2.4.1. При измерениях монокристаллический слиток включают в измерительную схему способом, показанным на черт.2.

2.4.2. Прижимом измерительного зонда к поверхности монокристаллического слитка добиваются отклонения стрелки нуль-индикатора или появления на экране осциллографа вольтамперной характеристики вида, показанного на черт.3, свидетельствующей о наличии в цепи выпрямляющего контакта.

Отклонение стрелки нуль-индикатора должно быть больше 30% полной шкалы прибора.

Тип электропроводности устанавливают в соответствии с черт.2 и 3.

Метод не вводит количественных характеристик. Характерный изгиб кривых (см. черт.3) не должен рассматриваться с количественной точки зрения.

2.4.3. При использовании метода точечно-контактного выпрямления с применением осциллографа нельзя определять тип электропроводности по изображению характеристики выпрямления, если характеристика не имеет изгиба или изогнута дважды.

Подобные эффекты возникают из-за наличия -переходов в материале.

3. Требования к квалификации оператора

3.1. Квалификация оператора должна соответствовать требованиям измерителя электрических параметров полупроводниковых материалов третьего или более высокого разряда в соответствии с действующими тарифно-квалификационными разрядами.

4. Требования к технике безопасности

4.1. Устройство и техническая эксплуатация применяемого электроизмерительного оборудования должны соответствовать требованиям «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей* и правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей*", утвержденных Госэлектронадзором.
_______________
* На территории Российской Федерации действуют «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденные приказом Минэнерго России от 13.01.2003 N 6, здесь и далее по тексту;
** На территории Российской Федерации действуют «Межотраслевые Правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок» (ПОТ Р М-016−2001, РД 153−34.0−03.150−00), здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

По условиям электробезопасности электроустановки, применяемые для измерения типа электропроводности, относятся к электроустановкам напряжением до 1000 В.