方块电阻及测量原理
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0 d
为什么可以用Rs来表示注入层的均匀性
Rs测量方法
1.伏安测量法（二探针法）
V R R接 R测 I R接》R测
2.四探针法
I
V V测 R R测 I I
电压表的内电阻很大，可以把电压测量电路视为断路，即通过电流为零,即在接触 电阻上不产生压降V。
Rs与R测的关系
R测
V I
R测
L L Rs A Ld d
V f (, d ) I
f ( R测, d ) f ( , d )
V I
d
V Rs f ( R测, d ) f ( , d ) d I
直线型四探针
间距相等条件
S S S
1.当d》S时，以点电流为中心的半球面
2.当d《S，等位面近似为高为d圆柱面
电流密度 电阻率
j
I 2r 2
V 2S I
j
I 2r d
(
ln 2
) d R测 (
ln 2
)d
V V 4.5324 d I I
在直线等距中Rs与R测的关系：
RS
d
4.5324 d R测 V 4.5324 R测 4.5324 d I
Rs及其测量原理
outline
1.浓度均匀对器件的影响
2.Rs及其测量方法 3.数据测量及处理
影响阈值电压
G
D n+ p substrate B
VT
VGS
S
-
+
n+
n channel
depletionregion
4k TSiNA ln( NA / nI ) K BT NB ln( ) Cox q ni
profiler上下扫描收集 Beam Data,分析计算出 Beam Uniformity,以调节 Corrector Magnet，达到要求。 注入时，基板在扫描运动着，使全玻璃得到均匀注入。
profiler与扫描基板都依靠马达带动上下运动，运动 的稳定性会影响其测量值。 所以需对机台的均匀性即profiler与基板运动的稳定 性进行监控。
X
数据处理
标准偏差：用以衡量数据值偏离算术平均值的分散程度。用标准偏差表示注入层的 均匀性。薄层电阻的标准偏差为
( Rsi Rs)
wenku.baidu.comi 1
M
2
M 1
1 Rs 其中 M
Rsi
i 1
M
一般用相对标准偏差u来表示注入层的均匀性：
u
100 %
Rs
为了表示晶片薄层电阻的变化，可以画出薄层电 阻的等电阻线，清晰直观。 粗线表示平均薄层电阻的轨迹，细线表示 偏差的电阻等值线。
阈值电压的标准偏差过大即过于分散，则其功能失效，成品率降低
影响漏电流
np和pn分别是p侧电子和空穴的平衡浓度。Is越 小，二极管的反向截止特性越好；
反相器原理
影响LDD
轻掺杂浓度和轻掺杂区域长度是LDD设计的关键。
不同轻浓度，漏电流与掺杂长度的关系
Beam均匀性
阈值电压 反相器漏电流 抑制载流子效应
反型注入
硅片测量进行的反型注入
注入相同离子 注入相反离子
I
I
1.注入离子形成的导电层和衬底的并 联阻值 2.衬底的厚度比导电层厚度大得多，
1.在离子注入形成的导电层和衬底之间会形 成PN结，可以视为导电层与衬底隔开。 2.测量时探针不能扎穿PN结，以只测导电 层Rs
outline
1.掺杂浓度对器件的影响
2.Rs及其测量方法 3.数据测量及处理
数据测量
Y Rs测量目的 从工艺上确认设备的表现是否正常，防止 异常情况的发生； 监控设备工艺能力（Beam U%)的稳定性 和重复性。 Ion Bea m Glass Scan Direction
V RS C I
硅片放三片在玻璃基板的对角线上。 Wafer Rs 测量23个点位，具体分布如右图。
1.监视Ion Beam方向（图中Y方向）电流密度均一性。 2.监视基板扫描方向（图中X方向）Process 稳定性。
outline
1.掺杂浓度对器件的影响
2.Rs及其测量方法 3.数据测量及处理
Rs定义
Rs定义——一个正方形的薄膜导电材料“边”到“边”之间的电阻。 1.注入层的载流子浓度均匀即电阻率处处相同
1%
数据处理
U
RAve
100 %
U%<3%即是正常。
R L L A Ld d
2.注入层的载流子浓度不均匀即电阻率不相同 电导率 enu
其中e载流子电荷量，n载流子浓度，u载流子迁移率 x
h
1 ( x h) n ( x h )e u ( x h)
R(h)
1 eu n( x h)dx
为什么可以用Rs来表示注入层的均匀性
Rs测量方法
1.伏安测量法（二探针法）
V R R接 R测 I R接》R测
2.四探针法
I
V V测 R R测 I I
电压表的内电阻很大，可以把电压测量电路视为断路，即通过电流为零,即在接触 电阻上不产生压降V。
Rs与R测的关系
R测
V I
R测
L L Rs A Ld d
V f (, d ) I
f ( R测, d ) f ( , d )
V I
d
V Rs f ( R测, d ) f ( , d ) d I
直线型四探针
间距相等条件
S S S
1.当d》S时，以点电流为中心的半球面
2.当d《S，等位面近似为高为d圆柱面
电流密度 电阻率
j
I 2r 2
V 2S I
j
I 2r d
(
ln 2
) d R测 (
ln 2
)d
V V 4.5324 d I I
在直线等距中Rs与R测的关系：
RS
d
4.5324 d R测 V 4.5324 R测 4.5324 d I
Rs及其测量原理
outline
1.浓度均匀对器件的影响
2.Rs及其测量方法 3.数据测量及处理
影响阈值电压
G
D n+ p substrate B
VT
VGS
S
-
+
n+
n channel
depletionregion
4k TSiNA ln( NA / nI ) K BT NB ln( ) Cox q ni
profiler上下扫描收集 Beam Data,分析计算出 Beam Uniformity,以调节 Corrector Magnet，达到要求。 注入时，基板在扫描运动着，使全玻璃得到均匀注入。
profiler与扫描基板都依靠马达带动上下运动，运动 的稳定性会影响其测量值。 所以需对机台的均匀性即profiler与基板运动的稳定 性进行监控。
X
数据处理
标准偏差：用以衡量数据值偏离算术平均值的分散程度。用标准偏差表示注入层的 均匀性。薄层电阻的标准偏差为
( Rsi Rs)
wenku.baidu.comi 1
M
2
M 1
1 Rs 其中 M
Rsi
i 1
M
一般用相对标准偏差u来表示注入层的均匀性：
u
100 %
Rs
为了表示晶片薄层电阻的变化，可以画出薄层电 阻的等电阻线，清晰直观。 粗线表示平均薄层电阻的轨迹，细线表示 偏差的电阻等值线。
阈值电压的标准偏差过大即过于分散，则其功能失效，成品率降低
影响漏电流
np和pn分别是p侧电子和空穴的平衡浓度。Is越 小，二极管的反向截止特性越好；
反相器原理
影响LDD
轻掺杂浓度和轻掺杂区域长度是LDD设计的关键。
不同轻浓度，漏电流与掺杂长度的关系
Beam均匀性
阈值电压 反相器漏电流 抑制载流子效应
反型注入
硅片测量进行的反型注入
注入相同离子 注入相反离子
I
I
1.注入离子形成的导电层和衬底的并 联阻值 2.衬底的厚度比导电层厚度大得多，
1.在离子注入形成的导电层和衬底之间会形 成PN结，可以视为导电层与衬底隔开。 2.测量时探针不能扎穿PN结，以只测导电 层Rs
outline
1.掺杂浓度对器件的影响
2.Rs及其测量方法 3.数据测量及处理
数据测量
Y Rs测量目的 从工艺上确认设备的表现是否正常，防止 异常情况的发生； 监控设备工艺能力（Beam U%)的稳定性 和重复性。 Ion Bea m Glass Scan Direction
V RS C I
硅片放三片在玻璃基板的对角线上。 Wafer Rs 测量23个点位，具体分布如右图。
1.监视Ion Beam方向（图中Y方向）电流密度均一性。 2.监视基板扫描方向（图中X方向）Process 稳定性。
outline
1.掺杂浓度对器件的影响
2.Rs及其测量方法 3.数据测量及处理
Rs定义
Rs定义——一个正方形的薄膜导电材料“边”到“边”之间的电阻。 1.注入层的载流子浓度均匀即电阻率处处相同
1%
数据处理
U
RAve
100 %
U%<3%即是正常。
R L L A Ld d
2.注入层的载流子浓度不均匀即电阻率不相同 电导率 enu
其中e载流子电荷量，n载流子浓度，u载流子迁移率 x
h
1 ( x h) n ( x h )e u ( x h)
R(h)
1 eu n( x h)dx