ГОСТ 16153-80

• gost-16153-80.pdf (1.25 MiB)
  ГОСТ 16153-80

ГОСТ 16153–80 Германий монокристаллический. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3, 4)

ГОСТ 16153−80

Группа В51

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГЕРМАНИЙ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ

Технические условия

Monocrystalline germanium. Specifications

ОКП 17 7441

Дата введения 1981−01−01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством цветной металлургии СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 14.03.80 N 1167

3. ВЗАМЕН ГОСТ 16153–70

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 3−93 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 5−6-93)

6. ИЗДАНИЕ с Изменениями N 1, 2, 3, 4, утвержденными в декабре 1984 г., мае 1988 г., июле 1990 г., феврале 1993 г. (ИУС 4−85, 8−88, 10−90, 9−93)

Настоящий стандарт распространяется на монокристаллический слиток германия, применяемый для производства полупроводниковых приборов и устанавливает требования к монокристаллическому германию, изготовляемому для нужд народного хозяйства.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Монокристаллический слиток германия изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта электронного типа электропроводности, легированные сурьмой, и дырочного типа электропроводности, легированные галлием, по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.2. Кристаллографическая ориентация монокристаллического слитка (III).

1.3. Предельное отклонение плоскости торцового среза монокристаллического слитка германия от плоскости ориентации (III) не должно быть более 2°.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4. Монокристаллический слиток германия по допускаемому относительному отклонению значений удельного электрического сопротивления торцов от номинального значения должен соответствовать подгруппам, указанным в табл.1.

Таблица 1

Выбор номинального значения удельного электрического сопротивления монокристаллического слитка проводят в соответствии с ГОСТ 8032 по следующим рядам:

— для удельного электрического сопротивления от 0,1 до 1 Ом·см — 0,1; 0,12; 0,15; 0,2; 0,25; 0,31; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1 Ом·см;

— для удельного электрического сопротивления от 1 до 10 Ом·см — 1,1; 1,40; 1,8; 2,2; 2,8; 3,5; 4,5; 5,6; 7,1; 9 Ом·см;

— для удельного электрического сопротивления от 10 до 45 Ом·см — 11,2; 14; 18; 22,4; 28; 35,5; 45 Ом·см.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.5. Плотность дислокаций и геометрические размеры монокристаллических слитков германия должны соответствовать требованиям табл.2.

Таблица 2

По требованию потребителя монокристаллические слитки германия ГЭ 9 г1 изготовляют диаметром от 40 до 50 мм.

Монокристаллические слитки германия 1 подгруппы по плотности дислокаций и с плотностью дислокаций 1·10-2·10смподгруппы 2 по плотности дислокаций изготовляли до 01.01.91.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

1.6. Разница между наибольшим и наименьшим диаметрами каждого монокристаллического слитка не должна быть более 4 мм.

1.7. В монокристаллических слитках германия подгрупп 2 и 3 должна отсутствовать суммарная длина малоугловых границ длиной более среднего диаметра монокристаллических слитков.

1.8. Подвижность основных носителей заряда в монокристаллических слитках германия в зависимости от удельного электрического сопротивления и типа электропроводности должна соответствовать нормам, указанным в табл.3.

Таблица 3

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1.9. Монокристаллический слиток германия не должен иметь внешних дефектов: сколов размером более 3 мм, трещин и раковин, а также внутренних раковин и трещин, обнаруживаемых при резке монокристаллического слитка.

1.10. Монокристалличность германия, кристаллографическая ориентация продольной оси монокристаллического слитка, предельное отклонение плоскости среза монокристаллического слитка от плоскости ориентации (III), подвижность основных носителей заряда, плотность дислокаций для подгруппы 1 и отсутствие внутренних раковин и трещин обеспечиваются технологией изготовления.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1.11. Коды ОКП приведены в приложении 7.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

1.12. Монокристаллические слитки германия, легированные галлием, кристаллографической ориентацией (100) изготовляются с диаметром не менее 20 мм, номинальным значением удельного электрического сопротивления 0,4 и 0,45 Ом·см, с допускаемым относительным отклонением значений удельного электрического сопротивления ±10%, плотностью дислокаций не более 10 см, плотностью дефектов недислокационного происхождения не более 10 см, длиной монокристаллического слитка 50−120 мм.

Норма плотности дефектов недислокационного происхождения и верхняя длина монокристаллического слитка до 01.01.92 браковочными не являются.

(Введен дополнительно, Изм. N 3).

Примеры условного обозначения

Монокристаллический слиток германия электронного типа электропроводности, с номинальным значением удельного электрического сопротивления 14, подгрупп б и 3:

ГЭ 14б3 ГОСТ 16153–80

То же, дырочного типа электропроводности, с номинальным значением удельного электрического сопротивления 45, подгрупп и 1:

ГД 451 ГОСТ 16153–80

2. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

2.1. Монокристаллический германий принимают партиями. Партия должна состоять из одного монокристаллического слитка. Приемосдаточным испытаниям подвергают монокристаллический слиток, определяя: тип электропроводности; значение удельного электрического сопротивления; плотность дислокаций; наличие и суммарную длину малоугловых границ для подгрупп 2,3; геометрические размеры и отсутствие внешних дефектов; для германия с кристаллографической ориентацией (100) — плотность дефектов недислокационного происхождения.

Определение плотности дефектов недислокационного происхождения проводят для набора статистических данных.

Периодическим испытаниям по гарантированным параметрам (по п. 1.10) подвергается один монокристаллический слиток, не реже одного раза в квартал.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.2. Каждый монокристаллический слиток германия сопровождается документом о качестве, который должен содержать:

— товарный знак или наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;

— наименование продукции и ее марки;

— номер монокристаллического слитка;

— тип электропроводности;

— значение электрического удельного сопротивления и его отклонения от выбранного номинального значения;

— значение средней плотности дислокаций на верхнем и нижнем торцах монокристаллического слитка для подгруппы 2 и на нижнем торце монокристаллического слитка для подгруппы 3;

— длину и диаметр монокристаллического слитка в миллиметрах;

— массу нетто в граммах;

— дату изготовления;

— штамп технического контроля;

— обозначение настоящего стандарта;

— штамп органа государственной приемки (для предприятий, в которых введена госприемка).

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Проверку германия на монокристалличность проводят визуально без применения увеличительных приборов и без дополнительной обработки монокристаллических слитков.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.2. Тип электропроводности германия определяют на каждом из торцов монокристаллического слитка по методике, приведенной в приложении 1.

3.3. Кристаллографическую ориентацию монокристаллических слитков и отклонение плоскости торцевого среза от плоскости ориентации (III) определяют по методикам, приведенным в приложениях 2 и 3.

В случае разногласий в оценке качества определение проводят по рентгеновской методике (приложение 2).

3.4. Удельное электрическое сопротивление монокристаллического слитка измеряют по ГОСТ 24392 на обоих торцах в точках, расположенных — одна в центральной и четыре в периферийной области торцов в соответствии с чертежом. Расположение зондов перпендикулярно радиусу слитка.

Относительное отклонение значений удельного электрического сопротивления торцов от номинального значения удельного электрического сопротивления рассчитывают по формуле

,

где  — относительное отклонение значений удельного электрического сопротивления от номинального значения;

,  — максимальное и минимальное значения удельного электрического сопротивления из результатов измерений в пяти точках;

 — номинальное значение удельного электрического сопротивления.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3.5. Плотность дислокаций на плоскости (III) и суммарную длину малоугловых границ определяют на нижнем торце монокристаллического слитка германия по методике, приведенной в приложении 5.

Для подгруппы 2 значение средней плотности дислокаций определяют на верхнем и нижнем торцах монокристаллического слитка.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 4).

3.6. Диаметр измеряют на двух концах и в середине монокристаллического слитка с погрешностью не более 0,5 мм, а длину — с погрешностью не более 1 мм мерительным инструментом, обеспечивающим заданную точность измерения.

3.6.1. За диаметр некруглых в поперечном сечении монокристаллических слитков принимают среднеарифметическое измерений минимального и максимального габаритных размеров, проходящих через центр сечения монокристаллического слитка перпендикулярно оси его роста.

3.7. Массу монокристаллического слитка определяют взвешиванием на весах с погрешностью не более ±1 г.

3.8. Подвижность основных носителей заряда определяют на двух образцах, отрезанных от нижнего и верхнего торцов монокристаллического слитка, по методике, приведенной в приложении 6.

3.8а. Плотность дислокаций на плоскости (100) в слитках монокристаллического германия определяют по методике, приведенной в приложении 8.

(Введен дополнительно, Изм. N 4).

3.9. Проверку монокристаллических слитков на отсутствие внешних дефектов проводят без применения увеличительных приборов, не применяя дополнительной обработки монокристаллических слитков.

4. УПАКОВКА, МАРКИРОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

4.1. Каждый монокристаллический слиток германия помещают в пакет из полиэтиленовой пленки марки С по ГОСТ 10354. В пакет с монокристаллическим слитком вкладывают документ о качестве.

4.2. Полиэтиленовый пакет заваривают или заклеивают лентой с липким слоем по ГОСТ 20477 или аналогичной и упаковывают в картонную или пластмассовую коробку с мягкой прокладкой. Место соединения крышки с коробкой заклеивают полиэтиленовой лентой с липким слоем по ГОСТ 20477 или аналогичной, либо крышку с коробкой перевязывают указанной лентой внахлестку.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.3. На коробку наклеивают этикетку с указанием:

— товарного знака или наименования и товарного знака предприятия-изготовителя;

— наименования продукции;

— номера документа о качестве;

— массы нетто в граммах;

— даты изготовления;

— обозначения настоящего стандарта.

4.4. Картонные или пластмассовые коробки упаковывают в деревянные дощатые ящики типа III-1 по ГОСТ 2991 или ящики из листовых древесных материалов типа III по ГОСТ 5959 и уплотняют прокладкой эластичного пенополиуретана, алигнина по ГОСТ 12923 или гофрированного картона по ГОСТ 7376.

Масса упаковочного места должна быть не более 50 кг.

В каждый ящик должен быть вложен упаковочный лист с указанием:

— товарного знака или наименования и товарного знака предприятия-изготовителя;

— наименования продукции;

— массы нетто в килограммах;

— количества монокристаллических слитков в ящике;

— даты упаковки;

— фамилии и номера упаковщика.

4.3, 4.4. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

4.5. Маркировка ящиков — по ГОСТ 14192 с нанесением манипуляционных знаков:

«Хрупкое, осторожно»;

«Беречь от влаги».

4.6. Монокристаллический германий транспортируют железнодорожным транспортом в крытых вагонах мелкими отправками в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на транспорте данного вида.

При перевозке двух и более единиц упаковки продукции проводят пакетирование грузов на плоских универсальных поддонах по ГОСТ 9078 при помощи стальной ленты по ГОСТ 3560 или проволоки по ГОСТ 3282 диаметром не менее 5 мм.

Габаритные размеры и масса пакета не должны превышать норм, установленных ГОСТ 24597.

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.