[发明专利]超高纯锗棒或锭的杂质浓度检测方法

说明书

本发明提供了一种超高纯锗棒或锭的杂质浓度检测方法，采用直流两探针法检测杂质浓度，所述锗棒或锭在77K恒温下进行检测；所述锗棒或锭径向长度的任一测量点均涂覆铟镓合金；所述两探针测得的等间距电压降U，通过函数关系式计算得到电阻率ρ，再根据函数关系式n＝1/(ρ×q×μ)，计算得到探针笔间的锗棒或锭的平均净杂质浓度n。本发明提供的方法，解决了目前无法检测锗棒或锭的整体杂质浓度的问题，保证待测样品的完整性，检测结果准确，检测效率高，有利于产业化。

技术领域

本发明涉及半导体锗棒或锭检测领域，尤其涉及一种超高纯锗棒或锭的杂质浓度检测方法。

背景技术

目前市场上的锗产品一般是经过化学提纯后再经区熔提纯，最后经过拉制单晶达到5～6N的纯度，由于低于6N纯度的锗样品的杂质含量与其常温(23±5℃)电阻率有一定对应关系，因此目前该纯度锗产品的检测要求主要是电性能，即电阻率的大小。

对于区熔锗锭一般是在常温(23±5℃)下采用两探针电阻率检测方法测量其体电阻，目前国内已有两探针电阻率检测方法的相关标准：YS/T602 2007《区熔锗锭电阻率测试方法两探针法》；对于拉制的锗单晶棒一般是在常温(23±5℃)下采用四探针电阻率检测方法测量截面上的薄层电阻率，目前国内已有四探针电阻率检测方法的相关标准：GB/T26074 2010《锗单晶电阻率直流四探针测量方法》。

但对于更高纯度，甚至12～13N的高纯锗产品，其常温电阻率无限接近本征电阻率48Ω·cm，常温下测试电阻率已无法准确判别其具体纯度。目前测量12～13N超高纯锗的杂质浓度，采取的是对厚度小于1mm的锗薄片进行低温(77K)霍尔检测，测得的载流子浓度即为其杂质浓度。低温霍尔检测方法，最先由Van der pauw在1958年提出，经过长期发展已不断趋于完善，目前国内已有成熟的霍尔检测标准：GB/T 4326-2006《非本征半导体单晶霍尔迁移率和霍尔系数测量方法》。但是，单低温霍尔检测方法只适用于测试薄片状样品，对于晶棒，必须对截面进行切片并清洗后方可测量，效率过低，且选取切片点时无客观依据，带有一定盲目性。因此，低温霍尔检测作为一种验证性终测是可行的，但无法对棒状的或锭状的超高纯锗产品的整体杂质浓度进行检测。

因此，亟需一种能够检测超高纯锗产品的整体杂质浓度的方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足和缺点，本发明提供了一种超高纯锗棒或锭的杂质浓度检测方法，能够在保证待测样品完整性的前提下，能够检测待测样品的整体杂质浓度。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种超高纯锗棒或锭的杂质浓度检测方法，采用直流两探针法检测杂质浓度，所述锗棒或锭在77K恒温下进行检测；所述锗棒或锭的径向长度的任一测量点涂覆铟镓合金；所述两探针测得的等间距电压降U，通过函数关系式计算得到电阻率ρ，式中，I是通过待测锗棒或锭的电流；S是待测锗棒或锭的横截面面积；L是探针间距；

再根据函数关系式n＝1/(ρ×q×μ)，计算得到探针笔间的锗棒或锭的平均净杂质浓度n；式中，q是单位电荷量1.602×10^-19C；μ是锗的本征迁移率，77K下为40000cm²/(V·s)。

作为本发明的进一步改进，所述锗棒或锭表面的相邻测量点的间距为0.5～2cm。

作为本发明的进一步改进，所述涂覆的铟镓合金呈细线形式。

作为本发明的进一步改进，所述检测方法的专用微处理机可根据函数关系式：和n＝1/(ρ×q×μ)，输出以对数坐标表示净杂质浓度与锗棒或锭径向长度的分布曲线。

作为本发明的进一步改进，所述锗棒或锭的径向截面面积保持不变或呈线性变化。