3.硅片电阻率的测试.doc

硅片电阻率的测试一、实验目的1. 了解半导体材料方块电阻的概念。2. 理解四探针法测量半导体电阻率和方块电阻的原理；3. 学会使用四探针测试仪测量硅圆薄片的电阻率。二、实验原理1. 方块电阻的定义如图1所示，方形薄片，截面积为A，长、宽、厚分别用L、w、d表示，材料的电阻率为，当电流如图示方向流过时，若L=w，这个薄层的电阻称为方块电阻，一般用R表示，单位为/。图1方块电阻的定义对于杂质均匀分布的样品，若该半导体薄层中杂质均匀分布，则薄层电阻R为： 式中，R=，为方块电阻，L/w为长宽比，又称方数。2. 电阻率和方块电阻的测量原理4 3 2 1 I V23 I 样品 图2四探针法测量电阻率和方块电阻如图2所示，当四根金属探针排成一条直线，并以一定压力压在半导体材料上时，在1、4两根探针间通过电流I(mA)，则2、3探针间的电压为V23(mV)。根据以下公式计算薄圆片（厚度4mm）的电阻率和方块电阻。 cm (1) / (2)式中，D为样品直径，单位cm或mm（注意与探针间距S单位一致）；S为探针间距，单位cm或mm，本实验采用的测试仪S=1mm；W为样品厚度，单位cm或mm（注意与探针间距S单位一致）；Fsp为探针间距修正系数(合格证上的F值)；F(D/S)为样品直径修正因子，可查说明书附表B得到；F(W/S)为样品厚度修正因子，可查说明书附表C得到。三、实验器材1. RTS-8型四探针测试仪，一台；2. 游标卡尺、千分尺，各一把；3. 单晶/多晶硅片，一片。四、实验内容（一）测试前准备1. 按后面板说明用连线电缆将四探针探头与主机连接好，接上电源。2. 开启主机电源开关，此时“R”和“I”指示灯亮，预热约10分钟（二）测试1. 用游标卡尺测量硅片的直径D，一共测量3次，然后计算其平均值，实验数据记录表1中。注意：每次测量完，绕硅片中心旋转30o，再下一次测量。2. 用千分尺分别测量硅片中心、半径中点、距离样品边缘6mm处的厚度，W1、W2、W3，每处分别测量3次，然后计算其平均值、，实验数据记录表1中。注意：每次测量完，绕硅片中心旋转90o，再下一次测量。3. 根据上述步骤1、2的测量数据，查说明书附表B、C，分别得到F(D/S)、F(W/S)，记录表2中。对于电阻率和方阻测量，分别按以下公式(3)、(4)计算测试电流I1、I2，计算数据记录表3中。 (3) (4)4. 估计所测样品方块电阻和电阻率范围，按说明书上表5.1、表5.2选择合适的电流量程对样品进行测量，按下K1-K6中相应的键选择量程。5. 分别测量硅片中心、半径中点、距离样品边缘6mm处的电阻率和方阻，正向和反向分别测量，每处分别测量3次，然后计算其平均值，实验数据记录表4中。注意：每次测量完，绕硅片中心旋转90o，再下一次测量。探针台上放置样品，压下探针，使样品接通电流，主机此时显示电流数值。根据步骤4计算出的测试电流值，调节电位器W1和W2得到所需的测试电流值，则数据显示屏上的数据就是所需的测量值。注意事项：（1）压下探头时，用力要适中，以免损坏探针；（2）使用游标卡尺、千分尺测量硅片直径和厚度时，用力要适中，以免损坏硅片，并且注意有效数字；（3）做好仪器使用记录。五、问题与讨论1、数据处理表1样品直径和厚度D(mm)W(mm)123均值表2修正因