探針方法測(cè)量半導(dǎo)體的電阻率.ppt

探針方法測(cè)量半導(dǎo)體的電阻率 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二 實(shí)驗(yàn)原理 三 儀器結(jié)構(gòu)特征 四 操作步驟 五 注意事項(xiàng) 六 技術(shù)參數(shù) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 理解四探針方法測(cè)量半導(dǎo)體電阻率的原理 2 學(xué)會(huì)用四探針方法測(cè)量半導(dǎo)體電阻率 實(shí)驗(yàn)原理 1 體電阻率測(cè)量 四探針法測(cè)量原理圖 當(dāng) 四根金屬探針排成一直線時(shí) 并以一定壓力壓在半導(dǎo)體材料上 在 兩處探針間通過電流I 則 探針間產(chǎn)生電位差V 材料電阻率 式中 S1 S2 S3分別為探針 與 與 與 之間距 用cm為單位時(shí)的值 S1 S2 S3 1mm 每個(gè)探頭都有自己的系數(shù) C 6 28 0 05單位cm 若電流取I C時(shí) 則 V 可由數(shù)字電壓表直接讀出 探針系數(shù) 1 2 a 塊狀和棒狀樣品體電阻率測(cè)量 由于塊狀和棒狀樣品外形尺寸與探針間距比較 合乎于半無限大的邊界條件 電阻率值可以直接由 式求出 b 簿片電阻率測(cè)量簿片樣品因?yàn)槠浜穸扰c探針間距比較 不能忽略 測(cè)量時(shí)要提供樣品的厚度形狀和測(cè)量位置的修正系數(shù) 電阻率值可由下面公式得出 式中 0為塊狀體電阻率測(cè)量值 W 為樣品厚度 um S 探針間距 mm G W S 為樣品厚度修正函數(shù) 可由附錄IA或附錄1B查得 D d S 為樣品形狀和測(cè)量位置的修正函數(shù) 可由附錄 查得 W S 0 5時(shí) 實(shí)用 當(dāng)圓形硅片的厚度滿足W S 0 5時(shí) 電阻率為 2 帶擴(kuò)散層的方塊電阻測(cè)量當(dāng)半導(dǎo)體薄層尺寸滿足于半無限大時(shí) 若取I 4 53I0 I0為該電流量程滿度值 則R0值可由數(shù)字表中直接讀出的數(shù)乘上10后得到 儀器結(jié)構(gòu)特征 數(shù)字式四探針測(cè)試儀主體部分由高靈敏度直流數(shù)字電壓表 恒流源 電源 DC DC電源變換器組成 為了擴(kuò)大儀器功能及方便使用 還設(shè)立了單位 小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)顯示電路 電流調(diào)節(jié) 自校電路和調(diào)零電路 儀器電源經(jīng)過DC DC變換器 由恒流源電路產(chǎn)生一個(gè)高穩(wěn)定恒定直流電流 其量程為10 A 100 A 1mA 10mA 100mA 數(shù)值連續(xù)可調(diào) 輸送到 探針上 在樣品上產(chǎn)生一個(gè)電位差 此直流電壓信號(hào)由 探針輸送到電氣箱內(nèi) 具有高靈敏度 高輸入阻抗的直流放大器中將直流信號(hào)放大 放大量程有0 2mV 2mV 20mV 200mV 2V 再經(jīng)過雙積分A D變換將模擬量變換為數(shù)字量 經(jīng)由計(jì)數(shù)器 單位 小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路顯示出測(cè)量結(jié)果 為克服測(cè)試時(shí)探針與樣品接觸時(shí)產(chǎn)生的接觸電勢(shì)和整流效應(yīng)的影響 本儀器設(shè)立有 粗調(diào) 細(xì)調(diào) 調(diào)零電路能產(chǎn)生一個(gè)恒定的電勢(shì)來補(bǔ)償附加電勢(shì)的影響 儀器自較電路中備有精度為0 02 阻值為19 96 的標(biāo)準(zhǔn)電阻 作為自校電路的基礎(chǔ) 通過自校電路可以方便地對(duì)數(shù)字電壓表精度和恒流源進(jìn)行校準(zhǔn) 在半導(dǎo)體材料斷面測(cè)量時(shí) 直徑范圍 15 100mm 其高度為400mm 如果要對(duì)大于400mm長單晶的斷面測(cè)量 可以將座體的V型槽有機(jī)玻璃板取下 座體設(shè)有一個(gè)腰形孔 用戶可以根據(jù)需要增設(shè)支襯墊塊使晶體長度向臺(tái)下延伸 以滿足測(cè)量長單晶需求 測(cè)試架有專門的屏蔽導(dǎo)線插頭與電氣箱聯(lián)結(jié) 實(shí)驗(yàn)步驟 1 測(cè)試準(zhǔn)備 電源開關(guān)置于斷開位置 工作選擇置于 短路 電流開關(guān)處于彈出切斷位置 將測(cè)試樣品放在樣品架上 調(diào)節(jié)高度手輪 使探針能與其表面保持良好接觸 2 打開電源并預(yù)熱 小時(shí) 3 極性開關(guān)置于上方 工作狀態(tài)選擇開關(guān)置于 短路 撥動(dòng)電流和電壓量程開關(guān) 置于樣品測(cè)量所合適的電流 電壓量程范圍 調(diào)節(jié)電壓表的粗調(diào)細(xì)調(diào)調(diào)零 使顯示為零 4 將工作選擇檔置于 自校 使電流顯示出 各量程數(shù)值誤差為 字 5 將工作選擇檔置于 調(diào)節(jié) 電流調(diào)節(jié)在I 6 28 C C為探針幾何修正系數(shù) 顯示板2 單位顯示燈3 電流量程開關(guān)4 工作選擇開關(guān) 短路 測(cè)量 調(diào)節(jié) 自校選擇 5 電壓量程開關(guān)6 輸入插座7 調(diào)零細(xì)調(diào)8 調(diào)零粗調(diào)9 電流調(diào)節(jié)10 電源開關(guān)11 電流選擇開關(guān)12 極性開關(guān) 測(cè)量電阻時(shí) 可以按表所示的電壓電流量程進(jìn)行選擇 6 工作狀態(tài)選擇開關(guān)置于 測(cè)量 按下電流開關(guān)輸出恒定電流 即可由數(shù)字顯示板和單位顯示燈直接讀出測(cè)量值 再將極性開關(guān)撥至下方 負(fù)極性 按下電流開 讀出測(cè)量值 將兩次測(cè)量值取平均 即為樣品在該處的電阻率值 關(guān)如果 極性發(fā)出閃爍信號(hào) 則測(cè)量數(shù)值已超過此電壓量程 應(yīng)將電壓量程開關(guān)撥到更高檔 讀數(shù)后退出電流開關(guān) 數(shù)字顯示恢復(fù)到零位 每次更換電壓 電流量程均要重復(fù)3 5步驟 注意事項(xiàng) 1 電流量程開關(guān)與電壓量程開關(guān)必須放在下表所列的任一組對(duì)應(yīng)的量程 2 電阻 V I 測(cè)量 用四端測(cè)量夾換下回探針測(cè)試架 按下圖接好樣品 選擇合適的電壓電流量程 電流值調(diào)到10 00數(shù)值 讀出數(shù)值為實(shí)際測(cè)量的電阻值 3 方塊電阻測(cè)量 電流調(diào)節(jié)在4 53時(shí) 讀出數(shù)值 10倍為實(shí)際的方塊電阻值 4 薄片電阻率測(cè)量 當(dāng)薄片厚度 0 5mm時(shí) 按公式 3 進(jìn)行 當(dāng)薄片厚度 0 5mm時(shí) 按公式 4 進(jìn)行 5 儀器在中斷測(cè)量時(shí)應(yīng)將工作選擇開關(guān)置于 短路 電流開關(guān)置