3硅片电阻率的测试.

1、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p当电流如图示方向流过时，若Lfw，这个薄层的电阻称为方块 电阻，一般用R表示，单位为Q/ L 4 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： R = P 丄=P L A P L = d w L/W为长宽比，又称方数。 P 式中，R F ，为方块电阻，

2、d 2. 电阻率和方块电阻的测量原理 I r V23 i L I 1 F 1 f 1 r 1234 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l（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。 P = V2 X F（D/S F（W/S m Fsp Q- cm R矿 VlxFQ/SHFM/SMW Q / 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

3、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 台; 1. RTS-8型四探针测试仪，一 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D，实 验数据记录

4、表1中。注意：每次测量完，绕硅片中心旋转 30。，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, Wi、W2、W3,每处分别测量3次，然后计算其平均值Wi、W2、W3，实验数据 记录表1中。注意：每次测量完，绕硅片中心旋转 90，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11、12，计算数据记录表3中。 11 = F(D/S) X F(W/S) X W X FsP 12 = F(D/S) X F(W/S) X

5、FSP 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 90，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) 1 2 3 均值 表