RTS-8型四探针测试仪用户手册

目目 录录 1 1 概述 1 2 2 技术指标 1 3 3 测量原理简介 2 4 4 仪器面板说明 4 5 5 使用方法 6 6 6 关于低阻测量 8 7 7 关于高阻测量 8 8 8 附录A 脱机测量样品基本操作流程 9 9 9 附表B 直径修正系数F D S 与D S值的关系 10 10 10 附表C 厚度修正系数F W S 与W S值的关系 11 11 11 附录D S 2A探针台探头更换指导 12 感谢您使用我们的产品 如您是首次使用本仪器 请先详读本说明书 并妥善保留之以备查阅之用 如有问题 欢迎致电 020 或登陆 http RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 1 1 概概 述述 RTS 8型数字式四探针测试仪是运用四探针测量原理的多用途综合测量设备 该仪器按照单晶硅物 理测试方法国家标准并参考美国 A S T M 标准而设计的 专用于测试半导体材料电阻率及方块电阻 薄 层电阻 的专用仪器 仪器由主机 探针测试台 四探针探头 计算机等部分组成 测量数据既可由四探针测试仪主机直 接显示 亦可与计算机相连接通过四探针软件测试系统控制四探针测试仪进行测量并采集测试数据 把 采集到的数据在计算机中加以分析 然后把测试数据以表格 图形直观地记录 显示出来 用户可对采 集到的数据在电脑中保存或者打印以备日后参考和查看 还可以把采集到的数据输出到Excel中 让用 户对数据进行各种数据分析 仪器采用了最新电子技术进行设计 装配 具有功能选择直观 测量取数快 精度高 测量范围宽 稳定性好 结构紧凑 易操作等特点 本仪器适用于半导体材料厂 半导体器件厂 科研单位 高等院校对半导体材料的电阻性能测试 2 2 技技 术术 指指 标标 2 12 1 测量范围测量范围 电阻率 10 4 105 cm 方块电阻 10 3 106 电阻 10 4 105 电导率 10 5 104s cm 可测晶片直径 140mmX150mm 配S 2A型测试台 200mmX200mm 配S 2B型测试台 400mmX500mm 配S 2C型测试台 2 22 2 恒流源恒流源 电流量程分为 1 A 10 A 100 A 1mA 10mA 100mA 六档 各档电流连续可调 2 32 3 数字电压表数字电压表 量程及表示形式 000 00 199 99mV 分辨力 10 V 输入阻抗 1000M 精度 0 1 显示 四位半红色发光管数字显示 极性 超量程自动显示 2 42 4 四探针探头基本指标四探针探头基本指标 间距 1 0 01mm 针间绝缘电阻 1000M 机械游移率 0 3 探针 碳化钨或高速钢材质 探针直径 0 5mm 探针压力 5 16 牛顿 总力 2 52 5 四探针探头应用参数四探针探头应用参数 见探头附带的合格证 合格证含三参数项 C 探针系数 F 探针间距修正因子 S 探针平均间距 2 62 6 模拟电阻测量模拟电阻测量相对相对误差 按误差 按 JJG508 87JJG508 87 进行 进行 0 01 0 1 1 10 100 1000 10000 0 3 字 RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 2 2 72 7 整机测量最大相对误差整机测量最大相对误差 用硅标样片 0 01 180 cm 测试 5 2 82 8 整机测量标准不确定度整机测量标准不确定度 5 2 92 9 外型尺寸 大约 外型尺寸 大约 电气主机 460mm 320mm 100mm S 2A型测试台 190mm 140mm 260mm S 2B型测试台 300mm 210mm 400mm S 2C型测试台 500mm 400mm 350mm 2 102 10 仪器重量 大约 仪器重量 大约 电气主机 3 5kg S 2A型测试台 2kg S 2B型测试台 2 5kg S 2C型测试台 4kg 2 112 11 标准使用环境标准使用环境 温度 23 2 相对湿度 65 无高频干扰 无强光直射 注意 使用1 A量程时 允许有小于1 0nA的空载电流 最好在相对湿度小于50 时使用 3 3 测 测 量量 原原 理理 将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上 在 1 4 探针间通以电流 I mA 2 3 探针间就产生一定的电压 V mV 如图1 测量此电压并根据测量方式和样品的尺寸不同 可分别按以下公式计算样品的电阻率 方块电阻 电阻 薄圆片薄圆片 厚度厚度 4mm 4mm 电阻率 电阻率 图 直线四探针法测试原理图 V 1 12 23 34 4 RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 3 F D S F W S W Fsp cm 1 I V 其中 D 样品直径 单位 cm或mm 注意与探针间距S单位一致 S 平均探针间距 单位 cm或mm 注意与样品直径D单位一致 四探针头合格证上的S值 W 样品厚度 单位 cm 在F W S 中注意与S单位一致 Fsp 探针间距修正系数 四探针头合格证上的F值 F D S 样品直径修正因子 当D 时 F D S 4 532 有限直径下的F D S 由附表B查出 F W S 样品厚度修正因子 W S0 4时 F W S 值由附表C查出 I 1 4探针流过的电流值 选值可参考表5 2 第6页表5 2 V 2 3探针间取出的电压值 单位mV 薄层方块电阻 薄层方块电阻 F D S F W S Fsp 2 I V 其中 D 样品直径 单位 cm或mm 注意与探针间距S单位一致 S 平均探针间距 单位 cm或mm 注意与样品直径D单位一致 四探针头合格证上的S值 W 样品厚度 单位 cm 在F W S 中注意与S单位一致 Fsp 探针间距修正系数 四探针头合格证上的F值 F D S 样品直径修正因子 当D 时 F D S 4 532 有限直径下的F D S 由附表B查出 F W S 样品厚度修正因子 W S0 4时 F W S 值由附表C查出 I 1 4探针流过的电流值 选值可参考表5 1 第6页表5 1 V 2 3探针间取出的电压值 单位mV 双面扩散层方块电阻 可按无穷大直径处理 此时F D S 4 532 由于扩散层厚度W远远小于探针间距 故F W S 1 此时 4 532Fsp I V 单面扩散层 离子注入层 反型外延层方块电阻 此时F D S 值应根据D S值从附表C中查出 另外由于扩散层 注入层厚度W远远小于探针间距 故F W S 1 此时有 F D S Fsp I V 棒材或厚度大于棒材或厚度大于 4mm4mm 的厚片电阻率的厚片电阻率 当探头的任一探针到样品边缘的最近距离不小于 4S 时 测量区的电阻率为 cm 3 C I V 其中 C 2 S为探针系数 单位 cm 四探针头合格证上的C值 S 的取值来源于 1 S 1 S1 1 S3 1 S1 S3 1 S2 S3 S1为 1 2 针 S2为 2 3 针 S3 为 3 4 针的间距 单位 cm I 1 4探针流过的电流值 单位mA 选值可参考表5 2 第6页表5 2 V 2 3探针间取出的电压值 单位mV 电阻的测量 电阻的测量 RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 4 应用恒流测试法 电流由样品两端流入同时测量样品两端压降 样品的电阻为 3 I V R 其中 I 样品两端流过的电流值 单位mA 选值可参考表5 2 第6页表5 2 V 样品两端取出的电压值 单位mV 仪器电气原理如下图所示仪器电气原理如下图所示 4 4 仪 仪 器器 面面 板板 说说 明明 RTS 8型四探针测试仪主要由主机 电气测量装置 测试台 计算机组成 三部分独立放置 通过 连接线联接 该四探针测试仪亦可脱离计算机单独使用 220V 电源 滤波 一 滤波 稳压 二 恒流 电流 选档 换向 控制 样品 测试 A D 转换 显示 并行通讯接口 计算机显示器 打印机 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 5 仪仪表表前前面面板板说说明明 项目项目 说明说明 K1 K2 K3 K4 K5 K6K1 K2 K3 K4 K5 K6测量电流量程选择按键 共6个量程 当按相应的量程时 此量程按钮上方的指示灯会亮 K7K7 R 测量选择按键 即是测量样品的方块电阻还是电阻率的选择按键 开机时自动设置在 位 按下此按键会在 这两种测量状态下切换 按键上方的相应的指示灯会亮表示现处的测量类别 K8K8 电流 测量 方式选择按键 开机时自动设置在 I 位 按下此按键会在这两种模式下切换 按键上方的相应的指示灯会亮 表示现处的状态 即当处在 I 时表示数据显示屏显示的是样品测量电流值 用户可根据测量样品调节量程按键或电位器获 得适合样品测量的电流 当在 R 时表示现处于测量模式下 数据显示屏显示的是方块电阻或电阻率的测量值 K9K9电流换向按键 按键上方的灯亮时表示反向 灭时表示正向 K10K10低阻测试扩展按键 只在100mA量程档有效 按键上方的灯指示开 关的状态 W1 W2W1 W2W1 电流粗调电位器 W2 电流细调电位器 P P与计算机通讯的并口接口 L L显示测试值的数据显示屏 在不同的测试状态下分别用来显示样品的测试电流值 方块电阻测量值 电阻率测量值 U U测试值的单位指示灯 备注 连机测量时用户只需对前面板电位器W1 W2进行操作 调节样品测试电流值 前面板的其它按键用户不需在主机上操作 在测量时完全由计算机控制 K7K8 K9 K10K1K2K3K4K5K6 W1W2 P UL RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 6 主机后面板安装情况如下图所示主机后面板安装情况如下图所示 项目项目说明说明 1 1 电源开关 2 2 四探针探头连接插座 3 3 保险管 4 4 电源插座 5 5 输出控制端口 5 5 使使 用用 方方 法法 RTS 8型四探针测试仪可以单独使用 也可以跟计算机相连接使用 跟计算机相连接的使用方法请 参考随机配带的 RTS 8 RTS 8型四探针测试仪软件测试系统型四探针测试仪软件测试系统 用户手册 以下介绍四探针测试仪主机单独使 用 脱机使用 测试的方法 首先按后面板说明用连接电缆将四探针探头与主机连接好 接上电源 再按以下步骤进行操作 1 1 开启主机电源开关 此时 R 和 I 指示灯亮 预热约10分钟 2 2 估计所测样品方块电阻或电阻率范围 按表5 1和表5 2选择适合的电流量程对样品进行测量 按下 K1 1uA K2 10uA K3 100uA K4 1mA K5 10mA K6 100mA 中相应的键选择量程 如无法估计样品方块电阻或电阻率的范围 则可先以 10 A 量程进行测量 再以该测量值作为估计值按表5 1和表5 2选择电流量程得到精确 的测量结果 方块电阻测量时电流量程选择表 推荐 方块电阻 电流量程 200001uA 电阻率测量时电流量程选择表 推荐 电阻率 cm 电流量程 30001uA 表表 5 15 1 表表 5 25 2 2534 INPUTINPUTPORTPORTFUSEFUSE220V220V 1ONONOFFOFF RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 7 3 3 确定样品测试电流值 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 调节电位器W1和W2 即可得到所 需的测试电流值 推荐按以下方法 根据不同的样品测试类别计算出样品的测试电流值 然后调节 主机电位器使测试电流为此电流值 即可方便得到需要测试样品的精确测试结果 测试薄圆片 厚度测试薄圆片 厚度 4mm 4mm 的电阻率 的电阻率 按以下公式 详细说明见 测量原理简介 V I F D S F W S W Fsp 10n cm 选取测试电流I I F D S F W S W Fsp 10n 式中各参数按 测量原理简介 中的定 义可分别得出 n是整数与量程档有关 然后按此公式计算出测试电流数值 在仪器上调整电位器 W1 和 W2 使测试电流显示值为计算出来测试电流数值 按以上方法调整电流后 按 K8 键选择 R 按 K7 键选择 仪器则直接显示测量 结果 cm 然后按 K9 键进行正反向测量 正反向测量值的平均值即为此点的实际值 例例1 1 测厚度为0 63mm 直径为76mm的硅片 巳知F 1 01 由于探针平均间距S 1mm 故D S 76 从附表 B中查得F D S 4 526 附表C中查得F W S 0 9894 故 I 4 526 0 9894 0 63 1 01 10n 2 849 10n 显示器显示电流数为2849 例例2 2 测厚度为0 32mm 直径为76mm的硅片 巳知F 1 003 由于探针平均间距S 1mm 故D S 76 从附 表B中查得F D S 4 526 附表C中查得F W S 1 故 I 4 526 0 32 1 003 10n 1 453 10n 显示器显示电流数为1453 例例3 3 测厚度为0 22mm 直径为100mm的硅片 巳知F 1 01 由于探针平均间距S 1mm 故D S 100 从附 表B中查得F D S 4 528 附表C中查得F W S 1 故 I 4 528 0 22 1 01 10n 0 996 10n 显示器显示电流数为996 测试薄层方块电阻测试薄层方块电阻R R 按以下公式 详细说明见 测量原理简介 V I F D S F W S Fsp 10n 选取测试电流I I F D S F W S Fsp 10 n 式中各参数按 测量原理简介 中的定义 可分别得出 n是整数与量程档有关 然后计算出测试电流值 在仪器上调整电位器 W1 和 W2 使测试电流显示值为计算出来测试电流数值 按以上方法调整电流后 按 K8 键选择 R 按 K7 键选择 R 仪器则直接显示 测量结果 然后按 K9 键进行正反向测量 正反向测量值的平均值即为此点的实际值 例例1 1 测单面扩散层的硅片方块电阻 巳知D 100mm F 1 001 从附表B中查得F D S 4 528 故 I 4 528 1 001 10n 4 533 10n 显示器显示电流数为4533 例例2 2 测双面扩散层的硅片方块电阻 巳知F 1 001 从附表B中查得F D S 4 532 F W S 1 故 I 4 532 1 001 10n 4 536 10n 显示器显示电流数为4536 例例3 3 测离子注入层的硅片方块电阻 已知D 76mm F 1 01从附表B中查得F D S 4 526 故 I 4 526 1 01 10n 4 571 10n 显示器显示电流数为4571 RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 8 测试棒材或厚度大于测试棒材或厚度大于 4mm4mm 的厚片电阻率的厚片电阻率 按以下公式 详细说明见 测量原理简介 V I C 10n cm 选取测试电流I I C 10n 式中参数C的说明见 测量原理简介 n是整数与量程档有关 然后得 出测试电流值 在仪器上调整电位器 W1 和 W2 使测试电流显示值为计算出来测试电流数值 按以上方法调整电流后 按 K8 键选择 R 按 K7 键选择 仪器则直接显示测 量结果 cm 然后按 K9 键进行正反向测量 正反向测量值的平均值即为此点的实际值 例例1 1 巳知某一四探针头C 6 278 故 I 6 278 10n 显示器显示电流数为6278 测试电阻测试电阻R R 按以下公式 详细说明见 测量原理简介 R V I 10n 选取测试电流I I 1 10n 显示器显示电流数为10000 在仪器上调整电位器 W1 和 W2 使测试电流显示值为计算出来测试电流数值 按以上方法调整电流后 按 K8 键选择 R 按 K7 键选择 仪器则直接显示测量 结果 然后按 K9 键进行正反向测量 正反向测量值的平均值即为此点的实际值 6 6 关关 于于 低低 阻阻 测测 量量 6 16 1 当样品电阻率 0 0100 cm或方块电阻 0 100 或电阻 0 0100 时 为提高测量的准确性 请使用低阻扩展按键 SPOH K10键 6 26 2 测试步骤 假设低阻扩展按键未按下 此时SPOH上方指示灯灭 如该指示灯亮则为低阻扩展测试 1 计算电流 按照 使用方法 四种测试类别的测试电流计算公式得出样品测试电流值 2 调整电流 仪器选择 100mA 电流档 放置样品并使探头接触之 调整电流使电流数为计算 电流值 3 测量取数 在仪器选择 R 测量位 如仪器显示值仅为2位或1位有效数字 此时可把 低阻测量按键按下 获得样品的电阻率或方块电阻值 6 36 3 说明 低阻测量按键只对100mA量程档有效 7 7 关关 于于 高高 阻阻 测测 量量 7 17 1 当样品电阻率 199 99k cm或方块电阻 1999 9k 或电阻 199 99k 时 定义为高阻 7 27 2 测试步骤 1 计算电流 按照 使用方法 四种测试类别的测试电流计算公式得出样品测试电流值 2 调整电流 如按以上计算出的电流数为 则在仪器上选择 1uA 电流档 放置样品并 使探头接触之 按电流减小方向调整电流为0 0 A 3 测量取数 在仪器上选择 R 测量位 这时仪器显示值乘以10为本次测试的样品电阻 率或方块电阻或电阻值 7 37 3 说明 以上方法是在理想情况下推出的仪器使用方法 如有实际问题不能符合 请与我们联系 RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 9 附录附录A A 脱机测量样品基本操作流程 脱机测量样品基本操作流程 附表附表B B 直径修正系数 直径修正系数F D S F D S 与与D SD S值的关系值的关系 放置样品于测试台 操作探针台压下四探针头 使样品接通电流 将四探针测试仪主机 测试台 四探针探头连接 接通电源开启主机 测试薄圆片 厚度 4mm 电阻率测试棒材或厚度大于4mm的厚片电阻率 测试电阻测试薄层方块电阻 根据四种测试类别各自的测试电流计算公式得出测试电流值 K8 键在 I 电流状态下调节主机电位器使测试电流为算出的电流值 切换 K8 按键到 R 测量状态 根据不同的测试类别切换 K7 键获是样品的电阻率 方块电阻 电阻 估计测试样品的测量范围确定测试的电流量程 K1 K6键 按 K9 键进行正反向测量 正反向测量值的平均值即为此点的实际值 RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 10 位置位置 F F D SD S 值 值 D SD S值值 中心点中心点半径中点半径中点距边缘距边缘6mm6mm处处 200 2004 532 2002004 5314 5314 462 1501504 5314 5294 461 1251254 5304 5284 460 1001004 5284 5254 458 76764 5264 5204 455 60604 5214 5134 451 51514 5174 5054 447 38384 5054 4854 439 26264 4704 4244 418 25254 470 22 2222 224 454 20 0020 004 436 18 1818 184 417 16 6716 674 395 15 3815 384 372 14 2814 284 348 13 3313 334 322 12 5012 504 294 11 7611 764 265 11 1111 114 235 10 5210 524 204 10 0010 004 171 附表附表C C 厚度修正系数 厚度修正系数F W S F W S 与与W SW S值的关系值的关系 W SW S值值F F W SW S W SW S值值F F W SW S W SW S值值F F W SW S W SW S值值F F W SW S RTS 8 四探针测试仪用户手册四探针测试仪用户手册 11 0 4001 00000 6050 99150 8150 96351 250 8491 0 4000 99970 6100 99110 8200 96261 300 8336 0 4050 99960 6150 99070 8250 96161 350 8181 0 4100 99960 6200 99030 8300 96071 400 8026 0 4150 99950 6250 98980 8350 95971 450 7872 0 4200 99940 6300 98940 8400 95871 500 7719 0 4250 99930 6350 98890 8450 95771 550 7568 0 4300 99930 6400 98840 8500 95671 600 7419 0 4350 99920 6450 98790 8550 95571 650 7273 0 4400 99910 6500 98740 8600 95461 700 7130 0 4450 99900 6550 98690 8650 95361 750 6989 0 4500 99890 6600 98640 8700 95251 800 6852 0 4550 99880 6650 98580 8750 95141 850 6718 0 4600 99870 6700 98530 8800 95041 900 6588 0 4650 99850 6750 98470 8850 94931 950 6460 0 4700 99840 6800 98410 8900 94822 000 6337 0 4750 99830 6850 98350 8950 94712 050 6216 0 4800 99810 6900 98290 9000 94592 100 6099 0 4850 99800 6950 982