四探针测试仪作业指导书

目录

一. 目的 (003)

二. 范围 (003)

三. 职责 (003)

四. 名词定义 (003)

五. 内容 (003)

六. 安全 (005)

七．设备材料 (005)

八. 相关文件 (005)

九. 记录 (005)

1. 目的：规范四探针测试仪的操作与维修保养工作。

2. 范围：适用于车间内四探针测试仪的操作与维修保养工作。

3. 职责：

3.1 负责扩散后方块电阻的测试。

3.2 规范操作，为测试数据规范化提供依据。

3.3 负责发现扩散后硅片质量、工艺异常状况时的反映。

4名词定义：

4.1 SDY-4型四探针测试仪

5.内容:

5.1 仪器介绍：

SDY-4型四探针测试仪是根据单晶硅物理测试方法国家标准并参考美国A.S.T.M标准设计的半导体材料电阻率及方块电阻(薄层电阻)测试专用仪器.仪器以大规模集成电路为核心部件,采用平面轻触式开关控制,及各种工作状态LED指示.应用微计算机技术，利用HQ－710E型测量数据处理器，使得测量读数更加直观、快速，整套仪器体积小、功耗低、测量精度高、测试速度快、稳定性好、易操作。

本仪器可满足半导体材料、器件的研究生产单位对材料(棒材、片材)电阻率及扩散层、离子注入层、异型外延层和导电薄膜方块电阻测量的需要。

5.2 仪器电气原理如图（1）所示：

电流选档 A/D 显示

换相控制

图(1)仪器电气原理框图

5.3 SDY-4型四探针测量原理如图（2)所示：

将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在l、4探针间通以电流I(mA)，2、3探针间就产生一定的电压V(mV)(如图1)。测量此电压并根据测量方式和样品的尺寸不同，计算样品的电阻率或方块电阻:

图（2）直线四探针法测试原理图

5.4 仪器面板说明如图（3）所示：

SDY-4型四探针测试仪主要由主机（电气测量装置）和测试台组成，两部分独立放置，通过连接线联接。

⑨

⑩

①②③④⑤⑥⑦⑧

图（3）主机前面板说明

按键和旋钮说明如下：

①---主机数字及状态显示器；

②、③、④、⑤---测量电流量程选择按键，共四个量程（0.1mA、1mA、 10mA、 100mA）；

⑥---R

□/ρ测量选择按键，开机时自动设置在“R

□

”位；

⑦---测量电流方式选择按键，开机时自动设置在“I”（电流）位；

⑧---电流换向按键；

⑨---电流粗调电位器；

⑩---电流细调电位器；

5.5 使用方法仪器：

首先按照说明连接四探针探头与SDY-4主机，接上电源，再按以下步骤进行操作：

5.5.1 开启主电源开关，此时“R

□

”和“I”指示灯亮，预热约5分钟；

5.5.2 估计所测样品方块电阻的范围，按表1选择电流量程，按下②、③、④、⑤中相应的键（如

无法估计样品方块电阻的范围，则可以以“0.1mA”量程进行测试，再以该测试值作为估计值按表1选择量程）；

方块电阻（Ω/□）电流量程（mA)

< 2.5 100

2.0—2.5 10

20 — 250 1

>200 0.1

表1方块电阻测量时电流量程选择表

5.5.3 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，调节电位器⑨、⑩，即可

得到所需的测试电流值；

5.6 测试薄层方块电阻R

□

：

计算公式：R

□

=V/I×F(D/S)×F(W/S)×Fsp (Ω/□)

选取测试电流I：I=F(D/S)×F(W/S)×Fsp 然后计算出测试电流值：I=A.BCD在仪器上调整电位器⑨、⑩，使测试电流显示值为“□A.BCD”，当选取不同的电流量程时，测试电流显示值与实际电路的关系如表2；

按以上方法调整电流后，按⑦键选择“R

□/ρ”，按⑥键选择“R

□

”，仪器则直接显示测量结果

(Ω/□)；

电流显示值电流量程（mA) 实际电流值（mA)

□ABCD 100 AB.CD

□ABCD 10 A.BCD

□ABCD 1 0.ABCD

□ABCD 0.1 0.0ABCD

表2测试电流显示值与实际电流值的关系

5.7 仪器更换新探头指导如图（4）所示：

拆卸旧探头：

①先用起子拧松连接头尾部的螺丝，反向拧开连接头尾部；

②用电烙铁松开探头的电线与连接头上的连接柱；

③再松开探头的电线与测试架之间的连接外圈，拆卸旧探头，拧下过渡件；

安装新探头：

①松开新探头尾部的后盖，拧上前面拆下的过渡件；

②把新探头的电线穿过测试架的套筒，用连接外圈把新探头装在测试架上；

③用万用表欧姆档测试四只探针所对应的线①②③④，探头的四根针从左向右或从右向左与连接

线①②③④分别对应；

④把连接头尾部穿过探头电线，再用电烙铁按顺序将线与连接头上的四个连接柱对应焊接起来；

⑤最后拧紧连接头尾部与连接头，再用起子拧紧连接头尾部上的螺丝；

①②①②③④

①②③④

③④①④

②③

图（4）更换探头接线示意图

5.8 判断恒流源是否正常：

一般情况找一导体（比如：硬币）放在测试台上使探针全部压下，主机选择电流档，查看四个电流量程档的电流数字是否都接近4532，如果数字相近则判断恒流源正常，若相差较大则表示恒流源不正常需要进行维修；