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&bdquo 或模拟电路的反向电流I&bdquo 和反向电流时模拟电路的电势差V&bdquo 。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-cm2.电 阻:10-5~2×106Ω3.电导率:5×10-6~105ms/cm4.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 100uV7.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,100µ A,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&bdquo .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,,SyS = [(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&bdquo ,分别如式(6)和式(7):C-2x…………----*(6)京+¯ +s¯ s+S1F,=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&bdquo R,/V&bdquo 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)1V---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&bdquo /I_式中:I。一流过模拟电路的正向电流,单位为毫安(mA) I&bdquo 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)]t10* ……………(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&bdquo 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).
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