探针方法测量半导体的电阻率

（a）块状和棒状样品体电阻率测量： 由于块状和棒状样品外形尺寸与探针间距 比较，合乎于半无限大的边界条件，电阻 率值可以直接由（１）、（２）式求出。
（b）簿片电阻率测量 簿片样品因为其厚度与探针间距比较， 不能忽略，测量时要提供样品的厚度形 状和测量位置的修正系数。
电阻率值可由下面公式得出：
式中：ρ0 为块状体电阻率测量值； W：为样品厚度（um）；S：探针间距（mm）； G(W/S)为样品厚度修正函数，可由附录IA或附录 1B查得； 1B D(d/S)为样品形状和测量位置的修正函数，可由附 录２查得。W/S＜0.5时，实用。 当圆形硅片的厚度满足W/S＜0.5时，电阻率为：
3、方块电阻测量，电流调节在4.53时，读出 数值×10倍为实际的方块电阻值。 4、薄片电阻率测量：当薄片厚度>0.5mm时， 按公式（3）进行；当薄片厚度<0.5mm时， 按公式（4）进行。 5、仪器在中断测量时应将工作选择开关置于 “短路”；电流开关置于弹出断开位置。
Βιβλιοθήκη Baidu <六>
１．测量范围
技术参数
为克服测试时探针与样品接触时产生的接触 电势和整流效应的影响。本仪器设立有“粗 调”、“细调”调零电路能产生一个恒定的 电势来补偿附加电势的影响。 仪器自较电路中备有精度为0.02％、阻值为 19.96Ω的标准电阻,作为自校电路的基础，通 过自校电路可以方便地对数字电压表精度和 恒流源进行校准。
在半导体材料断面测量时：直径范围 Φ15~100mm，其高度为400mm，如果要对 大于400mm长单晶的断面测量，可以将座体 的V型槽有机玻璃板取下，座体设有一个腰形 孔，用户可以根据需要增设支衬垫块使晶体 长度向台下延伸，以满足测量长单晶需求， 测试架有专门的屏蔽导线插头与电气箱联结。
1.显示板 2、单位显示灯 3、电流量程开关 4、工作选择开关 （短路、测量、调节、自校选择）5、电压量程开关6、输入插 座7、调零细调8、调零粗调9、电流调节10、电源开关11、电 流选择开关 12、极性开关
测量电阻时，可以按表所示的电压电流量程进 行选择。
电流 / 电阻 / 电压 0.2mV 100mA 10mA 1mA 100µA 10µA 2m 20m 200m 2 20 2mV 20m 200m 2 20 200 20mV 200m 2 20 200 2k 200m V 2 20 200 2k 20k 2V 20 200 2k 20k 200k
材料电阻率 探针系数
V ρ= C I
(1)
20 π C = (2) 1 1 1 1 + − − S1 S 2 S1 + S 2 S 2 + S 3
式中：S1、S2、S3分别为探针１与２，２与３，３ 与４之间距，用cm为单位时的值，S1=S2=S3=1mm. 每个探头都有自己的系数。C≈6.28±0.05单位cm。 若电流取I 若电流取 = C 时，则ρ＝V，可由数字电压表直 ＝ ， 接读出。 接读出。
<四> 实验步骤
1、测试准备：电源开关置于断开位置，工作 选择置于“短路”，电流开关处于弹出切断 位置。将测试样品放在样品架上，调节高度 手轮，使探针能与其表面保持良好接触。 2、打开电源并预热１小时。
3、极性开关置于上方，工作状态选择开关置 于“短路”，拨动电流和电压量程开关，置 于样品测量所合适的电流、电压量程范围。 调节电压表的粗调细调调零，使显示为零。 4、将工作选择档置于“自校”，使电流显示 出“１９９＊”，各量程数值误差为４字。 5、将工作选择档置于“调节”，电流调节在I ＝6.28=C，C为探针几何修正系数。
<五> 注意事项
1、电流量程开关与电压量程开关必须放在 下表所列的任一组对应的量程
电压 量程 电流 量程 2V 200mV 20mV 2mV 0.2mV
100mA 10mA
1mA
100µA
10µA
2、 电阻（V/I）测量，用四端测量夹换下回探 针测试架，按下图接好样品，选择合适的电压 电流量程，电流值调到10.00数值，读出数值为 实际测量的电阻值。
π
<三> 仪器结构特征
数字式四探针测试仪主体部分由高灵敏 度直流数字电压表、恒流源、电源、DCDC电源变换器组成。为了扩大仪器功能 及方便使用，还设立了单位、小数点自 动显示电路、电流调节、自校电路和调 零电路。
仪器电源经过DC-DC变换器，由恒流源电路 产生一个高稳定恒定直流电流，其量程为 10µA、100µA、1mA、10mA、100mA，数 值连续可调，输送到１、４探针上，在样品 上产生一个电位差，此直流电压信号由２、 ３探针输送到电气箱内。具有高灵敏度、高 输入阻抗的直流放大器中将直流信号放大 （放大量程有0.2mV、2mV、20mV 、 200mV、2V），再经过双积分A/D变换将模 拟量变换为数字量，经由计数器、单位、小 数点自动转换电路显示出测量结果。
V W d W d ρ = C G ( ) D ( ) = ρ 0G ( ) D ( ) I S S S S
W 1 d ρ = ρ0 D( ) S 2 ln 2 S
2、带扩散层的方块电阻测量 、 当半导体薄层尺寸满足于半无限大时：
V V R0 = ( ) = 4.53 ln 2 I I
若取I ＝ 4.53 I0，I0为该电流量程满度值， 则R0值可由数字表中直接读出的数乘上10 后得到。
电阻率：10-4~103 –cm；方块电阻：103~104 ；电阻：10-6~105 ； ２．四探针测试探头：探针间距：１mm；游 移率：±1.0%；探针：碳化钨 Φ0.5mm 压力：0~2kg可调。
探针方法测量半导体的电阻率
〈一〉实验目的 〈二〉实验原理 〈三〉仪器结构特征 〈四〉操作步骤 〈五〉注意事项 〈六〉技术参数
<一> 实验目的
1、理解四探针方法测量半导体电阻率的原理； 2、学会用四探针方法测量半导体电阻率。
<二> 实验原理
1、体电阻率测量： 、体电阻率测量：
当１、２、３、４四根 金属探针排成一直线时， 并以一定压力压在半导体 材料上，在１、４两处探 针间通过电流I，则２、３ 探针间产生电位差V。 四探针法测量原理图
6、工作状态选择开关置于“测量”，按下电流 开关输出恒定电流，即可由数字显示板和单 位显示灯直接读出测量值。再将极性开关拨 至下方（负极性），按下电流开，读出测量 值，将两次测量值取平均，即为样品在该处 的电阻率值。关如果“±”极性发出闪烁信号， 则测量数值已超过此电压量程，应将电压量 程开关拨到更高档，读数后退出电流开关， 数字显示恢复到零位。每次更换电压、电流 量程均要重复3∼5步骤。