半导体电阻率测试方案

发布日期：2022/6/9来源：网络

系统背景
电阻率是决定半导体材料电学特性的重要参数，为了表征工艺质量以及材料的掺杂情况，需要测试材料的电阻率。半导体材料电阻率测试方法有很多种，其中四探针法具有设备简单、操作方便、测量精度高以及对样品形状无严格要求的特点。因此，目前检测半导体材料电阻率，尤其对于薄膜样品来说，四探针是较常用的方法。
四探针技术要求使用四根探针等间距的接触到材料表面。在外边两根探针之间输出电流的同时，测试中间两根探针的电压差。最后，电阻率通过样品的几何参数，输出电流源和测到的电压值来计算得出。
四探针法测量半导体电阻率测试方案，使用美国吉时利公司开发的高精度源测量单元（SMU），既可以在输出电流时测试电压，也可以在输出电压时测试电流。输出电流范围从皮安级到安培级可控，测量电压分辨率高达微伏级。支持四线开尔文模式，因此适用于四探针测试，可以简化测试连接，得到准确的测试结果

不同材料的电阻率特性

方案特点
●● 系统提供上位机软件，内置电阻率计算公式，符合国标硅单晶电阻率测试标准，测试结束后直接从电脑端读取计算结果，方便后续数据的处理分析。
●● 提供正向 / 反向电流换向测试，可以通过电流换向消除热电势误差影响，提高测量精度值
●● 四探针头采用碳化钨材质，间距 1 毫米，探针位置精确稳定。采用悬臂式结构，探针具有压力行程。针对不同材料的待测件，提供多种不同间距，不同针尖直径的针头选项
●● 探针台具备粗 / 细两级高度调整，细微调整时，高度分辨率高达 2 微米，精密控制探针头与被测物之间的距离，防止头对被测物的损害
●● 载物盘表面采用绝缘特氟龙图层，降低漏电流造成的测试误差

软件功能
●● 输出电流并测试电压，电阻，电阻率，电导率，薄层电阻等，记录数据，并根据测试结果绘制曲线
●● 软件在 Windows 7/8/10 平台下使用，测试方法符合 GB/T 1551/1552 等国家测试标准
●● 提供多种修正参数帮助提高电阻率测试精度
●● 配合吉时利 2450/2460/2461 高精度源表使用，确保测试精度和一致性

系统结构：
●● 系统主要由吉时利源表（SMU）、四探针台和上位机软件组成。四探针可以通过前面板香蕉头或后面板排线接口连接到源表上。

系统指标
●● 电阻率测试范围：0.001Ω • cm ~ 1MΩ • cm
●● 探针头压力合力：S 型悬臂式弹簧，合力 6~10 N
●● 绝缘电阻：500V 下 > 1GΩ
●● 系统误差：< 2% (<1Ω • cm 时，误差小于 0.5%)
●● 探针头间距：1mm, 1.27mm, 1.59mm 可选，使用红宝石套轴，探针游移率 < 0.2%
●● 针尖压痕直径：25 um~450um 不同规格可选
●● 通信接口：LAN/USB/GPIB
●● 探针台尺寸：240mm x 160mm x 280mm

系统配置
●● 2450/2460
●● 四探针探针台
●● 四探针针头
●● 源表端四线香蕉头连接线
●● 四探针测试软件

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