四探针方阻电阻率检测仪

四探针方阻电阻率检测仪如果采用直接测量电阻(电压一电流比值仪器)。开始在任一极性上(正向)测量模拟电路的正

向电阻r.。改变连接极性,测量反向电阻r.。继续改变极性进行测量,记录5次每一极性的正向电阻r

和反向电阻r.测量值,然后按6.1.5进行。

7.1.4如果不是采用直接测量电阻仪器,则让电流在正向,调节电流大小到近似表2推荐圆片的测量

电流值,测量正向电流时标准电阻两端的电势差V,或直接测量流过模拟电路的正向电流1,再测量正

向电流时模拟电路的电势差Va。将电流换向,测量反向电流时标准电阻两端的电势差V„或模拟电路

的反向电流I„和反向电流时模拟电路的电势差V„。继续改变极性重复进行测量,记录5次每一极性

的测量值。

7.1.5按8.2计算平均电阻r和标准偏差.

7.1.6电学测量装置应满足下述条件:

7.1.6.1 r值应在已知r值的0.3%以内。

7.1.6.2样品标准偏差口应小于r的0.3%。

7.1.6.3设备应能测量出0.05%电阻的变化。

7.2确定探针间距与探针尖端状态

7.2.1 将四探针以正常压力压在严格固定的抛光硅片表面上,形成一组压痕。提起探针,在垂直于探

针尖连线方向上移动硅片表面或探针0.05 mm~0.10 mm,再将探针压到硅片表面上,重复上述步骤，

直到获得10组压痕。建议在两组或三组压痕后,将硅片表面或探针移动上述距离的两倍,以帮助操作

者识别压痕属于哪一组。

7.2.2将硅片表面清洗,用空气干燥。

7.2.3将此具有压痕的硅片表面置于工具显微镜的载物台上,使y轴的读数(图6中的yn和ys)相差

不大于0.150mm,记录在工具显微镜中的10组压痕A到H的x轴读数,精确到1μm。

四探针方阻电阻率检测仪1.电阻率：10-5～2×106Ω-cm

2.电   阻：10-5～2×106Ω

3.电导率：5×10-6～105ms/cm

4.分辨率： 小0.1μΩ测量误差±（0.05%读数±5字）

5.测量电压量程： 2mV   20mV  200mV 2V 测量精度±（0.1%读数）

6.分辨率：  0.1uV  1uV  10uV  100uV

7.电流输出：直流电流 0～1000mA 连续可调，由交流电源供电。
量程：1μA，10μA，100µA，1mA，10mA，1000mA, 误差：±0.2%读数±2字

8.显示方式：液晶显示电阻值、电阻率、电导率值、温度、压强值、单位自动换算

四探针方阻电阻率检测仪在放大倍数不小于400倍的显微镜下检查压痕。

7.2.5按9.1计算探针间距S,,平均探针间距S,标准偏差a;和探针系数C.

7.2.6对于合格的探针,必须满足下述条件。

7.2.6.1对于S.来说,3组10次测量值的每一组样品标准偏差σ应小于S，的0.30%。

7.2.6.2,和S的差应不大于2%。

7.2.6.3每根探针的压痕应只出现一个接触面,最大直径线度小于100μm。如果有的压痕出现不连

续的接触面,则更换探针并重新测量。

7.2.6.4在放大倍数为400倍的显微镜下检验时,在与硅片表面的接触面上出现明显的横向移动的探

针是不合格的。该探针系统必须重新调整,以防止上述移动。

7.3测量

7.3.1将试样清洗干净,用空气干燥。

7.3.2将试样置于样品架/台上。如果是圆片试样,应将试样置于散热器的云母上,用欧姆表测量试样

与散热器间电阻,以保证两者是电绝缘的(>10’Ω)。

7.3.3测量并记录环境温度T,如果是圆片试样应借助置于散热器中的温度计来确定温度。让试样在

该温度下保持足够的时间,以便温度平衡,准确到0.1℃

注:根据试样的质量决定温度平衡时间。对于小的试样需时30min~60 min,而大的试样则需1d~2d时间。在

圆片仲裁测试前,应将散热器放置在室内48h(并且要求室温变化不超过±1℃).

7.3.4将探针下降到试样表面的待测位置,每一探针尖离试样边缘的最近距离至少为平均探针间距的

4倍。如果为圆片试样,应使探针尖端的阵列中心在试样中心的0.25mm以内。

7.3.5让电流在正向,根据试样电阻率大小按表2调节电流大小。要求两内探针之间测得的电势差小

于50mV。不同的测量方法要求记录不同的数据,如果用标准电路测量记录V、V1、VsR、VR、T要求至

少3一有效数字;用直接测量电路记录I、VI,V,T,要求至少3一有效数字;用直接测量电阻记录

四探针方阻电阻率检测仪

卜全因斤的试件,如来远用视展电况

在数但上等于2,则两内探什之间则得的电势力

在数值上等于电阻率值,可免于计算。推荐的圆片测量电流是在试样厚度为0.5mm,两内探针间为

10 mV电势差时得到。

8测量结果计算

8.1 利用7.2测量数据计算探针间距S、平均探针间距S、标准偏差a、探针系数C和探针间距修正因

子F„.

8.1.1对十组测量数据中的每一组,用式(2)计算探针间距S, ,S2,,Sy

S = [(C, + D,)/2]-[(A, +B,)/2]

S,=[(E, + Fj)/2]-[(C, +D,)/2]

.....-(2)

S,,=[(G, +H,)/2]-[(E; +F;)/2]

式中:

S,~S,,--探针间距,单位为厘米(cm);

A~H一一探针压痕的点位,见图6所示,单位为厘米(cm);

脚标j一组数,取1到10。

8.1.2用式(2)得到的S,计算每一间距平均值S，如式(3):

-(0)s

………--………(3)

式中:i取 1,2,3.

8.1.3将按式(3)计算得到的S,和按式(2)计算得到的S。,利用式(4)分别计算3个间距的试样标准

偏差a

・/÷[∑

....…...……(4)

8.1.4计算平均探针间距S,如式(5):

s=/(++)

...……………(5)

8.1.5计算探针系数C和适用于圆片测量时的探针间距修正因子F„,分别如式(6)和式(7):

C-

2x

…………----*(6)

京+¯+s¯s+S

1

F,=1+1.082[1-(/)

.......-.-*****……(7)

8.2利用7.1.3~7.1.4测量的数据计算模拟电路测量的平均电阻r和标准偏差o。

8.2.1如果采用直接测量电阻,用单个正向和反向电阻(无论是计算结果或是测量结果)均按式(8)计

算平均电阻,否则按8.2.2计算模拟电路的正向电阻r,及反向电阻r,:

…………---…(8)

式中:

r-10个模拟电路的正向电阻r,及反向电阻r,中的任意一个值.

8.2.2根据测量值计算模拟电路的正向电阻r,及反向电阻r,如式(9):

四探针方阻电阻率检测仪

r, = V„R,/V„

式中:

模拟电路的正向电阻,单位为欧姆(Ω);

r,一模拟电路的反向电阻,单位为欧姆(Ω);

R,一标准电阻值,单位为欧姆(Ω);

V。一正向电流下模拟电路两端的电势差,单位为毫伏(mV)1

V---反向电流下模拟电路两端的电势差,单位为毫伏(mV);

V一正向电流下标准电阻两端的电势差,单位为毫伏(mV);

V,一反向电流下标准电阻两端的电势差,单位为毫伏(mV).

当直接测量电流时,使用式(10)计算模拟电路的正向电阻r¡及反向电阻r,.

r1=Va/I

.………-----…(10)

r,- V„/I_

式中:

I。一流过模拟电路的正向电流,单位为毫安(mA);

I„一流过模拟电路的反向电流,单位为毫安(mA)。

8.2.3根据式(11)计算样品标准偏差:

-÷∑cr,-F)]t

10

* ……………(11)

8.3计算试样电阻率p。

8.3.1计算正向和反向电流的电阻,如式(12)。

R¡ - V(R,/Va

*….………*…*(12)

R,  V,R./V„

式中:

R一正向电流时的试样电阻,单位为欧姆(Ω);

R,一-反向电流时的试样电阻,单位为欧姆(Ω);

V一正向电流时测得的试样电势差,单位为毫伏(mV);

V,一反向电流时测得的试样电势差,单位为毫伏(mV);

V,一正向电流下标准电阻两端的电势差,单位为毫伏(mV);

v,一反向电流下标准电阻两端的电势差,单位为毫伏(mV)。

当直接测量电流,采用式(13)计算。如果使用电阻直读仪器,就不需此计算。要求R与R,之差与

R:或R,(取两者中较大者)的比值小于10%。

R,= V,/I,

..……-……(13)

R,= V,/I,

式中:

I一通过试样的正向电流,单位为毫安(mA);

I,一通过试样的反向电流,单位为毫安(mA).