RTS-8型四探針測試儀用戶手冊

1、精品1. 概述 1.2. 技術(shù)指標1.3. 測量原理簡介 24. 儀器面板說明 45. 使用方法6.6. 關(guān)于低阻測量 87. 關(guān)于高阻測量 88. 附錄A：脫機測量樣品基本操作流程99. 附表 B： 直徑修正系數(shù)F(D/S) 與 D/S 值的關(guān)系1 010. 附表C：厚度修正系數(shù)F(W/S) 與 W/S 值的關(guān)系1 111. 附錄D： S-2A探針臺探頭更換指導(dǎo)12感謝您使用我們的產(chǎn)品！如您是首次使用本儀器，請先詳讀本說明書，并妥善保留之以備查閱之用。如有問題，歡迎致電或登陸 :http/1. 概RTS-8 型數(shù)字式四探針測試儀是運用四探針測量原理的多用途綜合測量

2、設(shè)備。該儀器按照單晶硅物理測試方法國家標準并參考美國A.S.T.M 標準而設(shè)計的，專用于測試半導(dǎo)體材料電阻率及方塊電阻（薄層電阻）的專用儀器。儀器由主機、探針測試臺、四探針探頭、計算機等部分組成，測量數(shù)據(jù)既可由四探針測試儀主機直接顯示，亦可與計算機相連接通過四探針軟件測試系統(tǒng)控制四探針測試儀進行測量并采集測試數(shù)據(jù)，把采集到的數(shù)據(jù)在計算機中加以分析，然后把測試數(shù)據(jù)以表格，圖形直觀地記錄、顯示出來。用戶可對采集到的數(shù)據(jù)在電腦中保存或者打印以備日后參考和查看，還可以把采集到的數(shù)據(jù)輸出到Excel 中，讓用戶對數(shù)據(jù)進行各種數(shù)據(jù)分析。儀器采用了最新電子技術(shù)進行設(shè)計、裝配。具有功能選擇直觀、測量取數(shù)快、精

3、度高、測量范圍寬、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、易操作等特點。本儀器適用于半導(dǎo)體材料廠、半導(dǎo)體器件廠、科研單位、高等院校對半導(dǎo)體材料的電阻性能測試。2.技術(shù)指標welcome2.1測量范圍電阻率：10-4 105 .cm ；方塊電阻：10 -3 10 6 / ；電阻： 10 -4 10 5 ；電導(dǎo)率：10 -5 10 4s/cm ；配S-2A 型測試臺）；配S-2B 型測試臺）；配S-2C 型測試臺）；可測晶片直徑：140mmX150mm （200mmX200mm (400mmX500mm (2.2 恒流源電流量程分為1 A、 10 A、 100 A、 1mA 、 10mA 、 100mA 六檔，各檔電

4、流連續(xù)可調(diào)；2.3 數(shù)字電壓表量程及表示形式：000.00 199.99mV ；分辨力：10 V；輸入阻抗：1000M ；精度：±0.1% ；顯示：四位半紅色發(fā)光管數(shù)字顯示；極性、超量程自動顯示；2.4 四探針探頭基本指標間距： 1 ± 0.01mm ；針間絕緣電阻: 1000M ；機械游移率: 0.3；探針：碳化鎢或高速鋼材質(zhì)，探針直徑0.5mm ；探針壓力：5 16 牛頓（總力）；2.5 四探針探頭應(yīng)用參數(shù)見探頭附帶的合格證，合格證含三參數(shù)項：C：探針系數(shù)；F：探針間距修正因子；S：探針平均間距；2.6 模擬電阻測量相對誤差（按JJG508-87 進行）0.01 、 0

5、.1 、 1 、 10 、 100 、 1000 、 10000 0.3 ±字；2.7 整機測量最大相對誤差（用硅標樣片:0.01-180 .cm 測試） ± 5；2.8 整機測量標準不確定度 5 ；2.9 外型尺寸（大約）電氣主機: 460mm × 320mm × 100mm ；S-2A 型測試臺: 190mm × 140mmS-2B 型測試臺: 300mm × 210mmS-2C 型測試臺: 500mm × 400mm× 260mm ；× 400mm ；× 350mm ；2.10 儀器重量（

6、大約）電氣主機: 3.5kg ；S-2A 型測試臺: 2kg ；S-2B 型測試臺: 2.5kg ；S-2C 型測試臺: 4kg ；2.11 標準使用環(huán)境溫度 :： 23± 2；相對濕度：65 ；無高頻干擾；無強光直射；*. 注意:使用1 A量程時，允許有小于1.0nA 的空載電流.最好在相對濕度小于50% 時使用。3 測 量 原 理將四根排成一條直線的探針以一定的壓力垂直地壓在被測樣品表面上，在1 、 4 探針間通以電流I(mA) ， 2、 3 探針間就產(chǎn)生一定的電壓V(mV)( 如圖1)。測量此電壓并根據(jù)測量方式和樣品的尺寸不同，可分別按以下公式計算樣品的電阻率、方塊電阻、電阻：

7、. 直線四探針法測試原理圖 . 薄圓片(厚度4mm) 電阻率：V F( D/S ) F( W/S ) W Fsp · cm (1)其中： D 樣品直徑，單位：cm 或 mm ，注意與探針間距S單位一致；S 平均探針間距，單位：cm 或 mm ，注意與樣品直徑D單位一致(四探針頭合格證上的S值 )；W 樣品厚度，單位：cm ，在 F(W/S) 中注意與S單位一致；Fsp 探針間距修正系數(shù)(四探針頭合格證上的F值 )；F(D/S) 樣品直徑修正因子。當D 時，F(xiàn)(D/S)=4.532 ，有限直徑下的F(D/S) 由附表B查出：F(W/S) 樣品厚度修正因子。W/S<0.4 時， F

8、(W/S)=1 ； W/S>0.4 時， F(W/S) 值由附表C查出；I1 、 4探針流過的電流值，選值可參考表5.2( 第 6頁表5.2) ；V2、 3探針間取出的電壓值，單位mV； . 薄層方塊電阻 ：VIF（ D/S ） F（ W/S ） Fsp/ （2）其中： D 樣品直徑，單位：cm 或 mm ，注意與探針間距S單位一致；S平均探針間距，單位：cm 或 mm ，注意與樣品直徑D單位一致(四探針頭合格證上的S值 )；W 樣品厚度，單位：cm ，在 F(W/S) 中注意與S單位一致；Fsp 探針間距修正系數(shù)(四探針頭合格證上的F值 )；F(D/S) 樣品直徑修正因子。當D 時，

9、F(D/S)=4.532 ，有限直徑下的F(D/S) 由附表 B查出：F(W/S) 樣品厚度修正因子。W/S<0.4 時， F(W/S)=1 ； W/S>0.4 時， F(W/S) 值由附表C查出；I1 、 4探針流過的電流值，選值可參考表5.1( 第 6頁表 5.1) ；V2、 3探針間取出的電壓值，單位mV；雙面擴散層方塊電阻可按無窮大直徑處理，此時F(D/S)=4.532 ，由于擴散層厚度W遠遠小于探針間距，故F(W/S)=1 ，此時 = 4.532 V FspI單面擴散層、離子注入層、反型外延層方塊電阻此時 F(D/S) 值應(yīng)根據(jù)D/S 值從附表C中查出。另外由于擴散層、注

10、入層厚度W遠遠小于探針間距，故F(W/S)=1 ，此時有V F( D/S ) Fsp . 棒材或厚度大于4mm 的厚片電阻率：當探頭的任一探針到樣品邊緣的最近距離不小于4S 時，測量區(qū)的電阻率為：VI C ·cm (3)其中：C 2 S為探針系數(shù)，單位：cm ( 四探針頭合格證上的C值 )；S 的取值來源于:1/S= ( 1/S1 +1/S3 1/(S1+S3) 1/(S2+S3) )，S1為(1-2)針、 S2為(2-3)針、S3 為 (3-4) 針的間距，單位：cm ；1 1 、 4探針流過的電流值，單位mA, 選值可參考表5.2(第 6頁表 5.2) ；V2、 3探針間取出的電

11、壓值，單位mV； . 電阻的測量：應(yīng)用恒流測試法，電流由樣品兩端流入同時測量樣品兩端壓降。樣品的電阻為：R V (3)I其中： I 樣品兩端流過的電流值，單位mA, 選值可參考表5.2(第 6頁表5.2)；V 樣品兩端取出的電壓值，單位mV；儀器電氣原理如下圖所示220V 電源 濾波 （一）濾波穩(wěn)壓（二 ）恒流顯示計算機RTS-8 型四探針測試儀主要由主機打印機顯示器4儀 器 面 板 說 明（電氣測量裝置）、測試臺、計算機組成，三部分獨立放置，通過連接線聯(lián)接。該四探針測試儀亦可脫離計算機單獨使用。精品儀表前面板說明W1W2K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10P項目說明K

12、1,K2,K3,K4,K5,K6測量電流量程選擇按鍵，共6個量程,當按相應(yīng)的量程時，此量程按鈕上方的指示燈會亮。K7“ R / ”測量選擇按鍵，即是測量樣品的方塊電阻還是電阻率的選擇按鍵，開機時自動設(shè)置在“ ”位。按下此按鍵會 在這兩種測量狀態(tài)下切換，按鍵上方的相應(yīng)的指示燈會亮表示現(xiàn)處的測量類別。K8“電流 /測量“方式選擇按鍵，開機時自動設(shè)置在“I”位；按下此按鍵會在這兩種模式下切換，按鍵上方的相應(yīng)的指示燈會亮表示現(xiàn)處的狀態(tài)。即當處在“I”時表示數(shù)據(jù)顯示屏顯示的是樣品測量電流值，用戶可根據(jù)測量樣品調(diào)節(jié)量程按鍵或電位器獲得適合樣品測量的電流。當在“/R”時表示現(xiàn)處于測量模式下，數(shù)據(jù)顯示屏顯示的

13、是方塊電阻或電阻率的測量值。K9電流換向按鍵，按鍵上方的燈亮時表示反向。滅時表示正向。K10低阻測試擴展按鍵（只在100mA 量程檔有效）,按鍵上方的燈指示開、關(guān)的狀態(tài)。W1,W2W1 電流粗調(diào)電位器；W2 電流細調(diào)電位器。P與計算機通訊的并口接口。welcomeL顯示測試值的數(shù)據(jù)顯示屏，在不同的測試狀態(tài)下分別用來顯示樣品的測試電流值、方塊電阻測量值、電阻率測量值。U測試值的單位指示燈。備 注：連機測量時用戶只需對前面板電位器W1 、 W2 進行操作（調(diào)節(jié)樣品測試電流值）。前面板的其它按鍵用戶不需在主機上操作，在測量時完全由計算機控制。welcome精品welcome主機后面板安裝情況如下圖所

14、示：ONOFFINPUTPORTFUSE220V項目說明1電源開關(guān)2四探針探頭連接插座3保險管4電源插座5輸出控制端口5. 使 用 方 法RTS-8 型四探針測試儀可以單獨使用，也可以跟計算機相連接使用。跟計算機相連接的使用方法請參考隨機配帶的 RTS-8 型四探針測試儀軟件測試系統(tǒng)用戶手冊。以下介紹四探針測試儀主機單獨使用(脫機使用)測試的方法。首先按后面板說明用連接電纜將四探針探頭與主機連接好，接上電源，再按以下步驟進行操作：1. 開啟主機電源開關(guān)，此時“R ”和“ I”指示燈亮。預(yù)熱約 10分鐘；2. 估計所測樣品方塊電阻或電阻率范圍:按表 5.1 和表 5.2選擇適合的電流量程對樣品進

15、行測量，按下K1 (1uA) 、 K2(10uA) 、 K3(100uA) 、K4(1mA) 、 K5(10mA) 、 K6(100mA) 中相應(yīng)的鍵選擇量程；(如無法估計樣品方塊電阻或電阻率的范圍，則可先以“10 A”量程進行測量，再以該測量值作為估計值按表 5.1 和表 5.2選擇電流量程得到精確的測量結(jié)果)方塊電阻測量時電流量程選擇表（ 推薦 ）方塊電阻（ / ）電流量程< 2.5100mA2.0 2510mA20 2501mA200 2500100uA2000 2500010uA>200001uA表 5.1電阻率測量時電流量程選擇表（ 推薦 ）電阻率( · cm)

16、電流量程< 0.03100mA0.03 0.310mA0.3 301mA30 300100uA300 300010uA>30001uA表 5.23. 確定樣品測試電流值放置樣品，壓下探針，使樣品接通電流。主機此時顯示電流數(shù)值。調(diào)節(jié)電位器W1 和 W2 ，即可得到所需的測試電流值。推薦按以下方法，根據(jù)不同的樣品測試類別計算出樣品的測試電流值，然后調(diào)節(jié)主機電位器使測試電流為此電流值，即可方便得到需要測試樣品的精確測試結(jié)果。 . 測試薄圓片（厚度4mm ）的電阻率：按以下公式:（詳細說明見“測量原理簡介”） V/I F（D/S ） F（W/S ） W Fsp 10 n （ ·

17、cm）選取測試電流I： I=F （ D/S ）F（ W/S ）W Fsp 10n。 （式中各參數(shù)按“測量原理簡介”中的定義可分別得出，n是整數(shù)與量程檔有關(guān)）然后按此公式計算出測試電流數(shù)值。? 在儀器上調(diào)整電位器“W1 ”和“ W2 ”，使測試電流顯示值為計算出來測試電流數(shù)值。? 按以上方法調(diào)整電流后,按“K8”鍵選擇“R / ” , 按“ K7”鍵選擇“” ,儀器則直接顯示測量結(jié)果 （ · c）m。然后按“K9”鍵進行正反向測量，正反向測量值的平均值即為此點的實際值。例 1 ： 測厚度為0.63mm 、直徑為76mm 的硅片，巳知F=1.01 ，由于探針平均間距S=1mm ，故D/S

18、=76 ，從附表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 × 10 n=2.849 × 10 n，顯示器顯示電流數(shù)為2849;例 2： 測厚度為0.32mm 、直徑為76mm 的硅片，巳知F=1.003 ，由于探針平均間距S=1mm ，故D/S=76 ，從附表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

19、，顯示器顯示電流數(shù)為1453;例 3： 測厚度為0.22mm 、直徑為100mm 的硅片，巳知F=1.01 ，由于探針平均間距S=1mm ，故D/S=100 ，從附表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 × 10 n =0.996 × 10n，顯示器顯示電流數(shù)為996; . 測試薄層方塊電阻R ：按以下公式:（詳細說明見“測量原理簡介”） V/I F（ D/S ）F（ W/S ） Fsp 10 n （ / ）選取測試電流I： I= F （ D/S ）F（ W/S ） Fsp

20、10 n。（式中各參數(shù)按“測量原理簡介”中的定義可分別得出，n是整數(shù)與量程檔有關(guān)）然后計算出測試電流值。?在儀器上調(diào)整電位器“W1”和“ W2”，使測試電流顯示值為計算出來測試電流數(shù)值。?按以上方法調(diào)整電流后,按“ K8” 鍵選擇“ R/ ” , 按“ K7” 鍵選擇“ R” ,儀器則直接顯示測量結(jié)果（ / ）。然后按“K9”鍵進行正反向測量，正反向測量值的平均值即為此點的實際值。例 1 ：測單面擴散層的硅片方塊電阻。巳知D=100mm ， F=1.001 ，從附表B中查得F（D/S）=4.528 ，故I=4.528 × 1.001 × 10n=4.533 × 1

21、0n，顯示器顯示電流數(shù)為4533;例 2：測雙面擴散層的硅片方塊電阻。巳知F=1.001 ，從附表B中查得F（D/S）=4.532 ， F（W/S）=1 ，故I=4.532 × 1.001 × 10n=4.536 × 10n，顯示器顯示電流數(shù)為4536;例 3：測離子注入層的硅片方塊電阻。已知D=76mm ， F=1.01 從附表 B中查得 F（D/S）=4.526 ，故I=4.526 × 1.01 × 10 n =4.571 × 10n，顯示器顯示電流數(shù)為4571 。 . 測試棒材或厚度大于4mm 的厚片電阻率：按以下公式:（詳細說

22、明見“測量原理簡介”） V/I C 10 n（ · cm）選取測試電流I： I= C 10n。 （式中參數(shù)C的說明見“測量原理簡介”, n是整數(shù)與量程檔有關(guān)）然后得出測試電流值。? 在儀器上調(diào)整電位器“W1 ”和“ W2 ”，使測試電流顯示值為計算出來測試電流數(shù)值。? 按以上方法調(diào)整電流后,按“ K8“ 鍵選擇“ R / ” , 按“ K7” 鍵選擇“” ,儀器則直接顯示測量結(jié)果（ · c）m。然后按“K9”鍵進行正反向測量，正反向測量值的平均值即為此點的實際值。例 1 ： 巳知某一四探針頭C=6.278 ，故I=6.278 × 10 n，顯示器顯示電流數(shù)為627

23、8 。 . 測試電阻 R：按以下公式:（詳細說明見“測量原理簡介”）RV/I 10 n（ ）選取測試電流I： I= 1 10n。顯示器顯示電流數(shù)為10000 。精品? 在儀器上調(diào)整電位器“W1 ”和“ W2 ”，使測試電流顯示值為計算出來測試電流數(shù)值。? 按以上方法調(diào)整電流后,按“ K8” 鍵選擇“ R / ” , 按“ K7”鍵選擇“” ,儀器則直接顯示測量結(jié)果 （ ）。然后按“K9”鍵進行正反向測量，正反向測量值的平均值即為此點的實際值。6. 關(guān) 于 低 阻 測 量6.1 當樣品電阻率0.0100 .cm 或方塊電阻0.100 / 或電阻0.0100 時 ,為提高測量的準確性，請使用低阻擴

24、展按鍵“SPOH（K10 鍵 ）“。6.2 測試步驟（假設(shè)低阻擴展按鍵未按下，此時SPOH 上方指示燈滅;如該指示燈亮則為低阻擴展測試）1. 計算電流。按照“使用方法”四種測試類別的測試電流計算公式得出樣品測試電流值；2. 調(diào)整電流。儀器選擇“100mA “電流檔，放置樣品并使探頭接觸之，調(diào)整電流使電流數(shù)為計算電流值；3. 測量取數(shù)。在儀器選擇“R / “測量位，如儀器顯示值僅為2位或1 位有效數(shù)字，此時可把低阻測量按鍵按下，獲得樣品的電阻率或方塊電阻值；6.3 說明：低阻測量按鍵只對100mA 量程檔有效。7. 關(guān) 于 高 阻 測 量7.1 當樣品電阻率199.99k .cm 或方塊電阻19

25、99.9k / 或電阻199.99k 時 ,定義為高阻。7.2 測試步驟：1. 計算電流。按照“使用方法”四種測試類別的測試電流計算公式得出樣品測試電流值；2. 調(diào)整電流。如按以上計算出的電流數(shù)為：* 。則在儀器上選擇“1uA “電流檔，放置樣品并使探頭接觸之，按電流減小方向調(diào)整電流為0.0* （A）；3. 測量取數(shù)。在儀器上選擇“R / ”測量位，這時儀器顯示值乘以 10為本次測試的樣品電阻率或方塊電阻或電阻值；7.3 說明：以上方法是在理想情況下推出的儀器使用方法。如有實際問題不能符合，請與我們聯(lián)系。A：脫機測量樣品基本操作流程將四探針測試儀主機、測試臺、四探針探頭連接，接通電源開啟主機放

26、置樣品于測試臺，操作探針臺壓下四探針頭，使樣品接通電流估計測試樣品的測量范圍確定測試的電流量程（K1 K6鍵）精品B ：直徑修正系數(shù)F(D/S) 與 D/S 值的關(guān)系位置F( D/S )值 D/S 值中心點半徑中點距邊緣6mm 處>2004.5322004.5314.5314.4621504.5314.5294.4611254.5304.5284.4601004.5284.5254.458764.5264.5204.455604.5214.5134.451514.5174.5054.447384.5054.4854.439264.4704.4244.418254.47022.224.45

27、420.004.43618.184.41716.674.39515.384.37214.284.34813.334.32212.504.29411.764.26511.114.23510.524.20410.004.171welcomeC：厚度修正系數(shù)F(W/S) 與 W/S 值的關(guān)系W/S 值F（ W/S ）W/S 值F（ W/S ）W/S 值F（ W/S ）W/S 值F（ W/S ）<0.4001.00000.6050.99150.8150.96351.250.84910.4000.99970.6100.99110.8200.96261.300.83360.4050.99960.61

28、50.99070.8250.96161.350.81810.4100.99960.6200.99030.8300.96071.400.80260.4150.99950.6250.98980.8350.95971.450.78720.4200.99940.6300.98940.8400.95871.500.77190.4250.99930.6350.98890.8450.95771.550.75680.4300.99930.6400.98840.8500.95671.600.74190.4350.99920.6450.98790.8550.95571.650.72730.4400.99910.6

29、500.98740.8600.95461.700.71300.4450.99900.6550.98690.8650.95361.750.69890.4500.99890.6600.98640.8700.95251.800.68520.4550.99880.6650.98580.8750.95141.850.67180.4600.99870.6700.98530.8800.95041.900.65880.4650.99850.6750.98470.8850.94931.950.64600.4700.99840.6800.98410.8900.94822.000.63370.4750.99830.6850.98350.8950.94712.050.62160.4800.99810.6900.98290.9000.94592.100.60990.4850.99800.6950.98230.9050.