半导体电学特性四探针测试技术的研究现状

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1、万方数据第档卷第3期2011年5月真空VACUUMV01．48,No．3May．2011半导体电学特性四探针测试技术的研究现状掌李建昌，王永，王丹，李永宽，巴德纯(东北大学，机械工程与自动化学院真空与流体工程研究中心，辽宁沈阳‘110004)摘要：四探针法是材料学及半导体行业电学表征较常用的方法，其原理简单，能消除接触电阻影响，具有较高的测试精度。由厚块原理和薄层原理推导出计算公式，并经厚度、边缘效应和测试温度的修正即可得到精确测量值。据测试结构不同，四探针法可分为直线形、方形、范德堡和改进四探针法，其中直线四探

2、针法最为常用，方形四探针多用于微区电阻测量。本文综述了四探针测试技术的基本理论，包括四探针法的分类、原理和修正，并阐述r四探针测试技术在微观领域的发展。关键词：四探针法；半导体表征；微观四点探针；电阻率中图分类号：TN307文献标识码：A文章编号：1002—0322(2011)03—0001—07：Progressofthefour-probetechniqueforsemiconductorconductivitycharacterizationLIJian-chang，WANGYong，WANGDan，LIY

3、ong—kuan，BADe—chun(SchoolofMechanicalEngineering&Automation，NortheasternUniversity，Shenyang110004，China)Abstract：Four-probemethodisoneofthemostcommonmethodsforstudyingtheelectricalpropertiesinmaterialscienceandsemiconductorindustriesowingtOitshighaccuracyandm

4、inordemandonsamplepmparation．Thecalculationequationscanbederivedbyusingtheinfinitetwo—dimensionalorthroe-dimensionaltheories，whichcangiveaccuratemeasuromentresultsaftercorrectingtheeffectsofthickness，edgeandtemperature．FoOr—probemethodCanbedividedintomodesofs

5、traightline，square，VanderPauwandmanyimproved‘four-probemethods．Thestraightlinemodeisthemostusedmethod，whilethesquareoneisusuallyusedformicro-arearesistancecharacterization．Thispaperreviewsthefour-probetechniquefromaspectsofclassification，basictheory，effectcor

6、rection，anddevelopmentinthefieldofmicroscaledevices．Keywords：four-probemethod；semiconductorcharacterization；microscopicfour—pointprobe；resistivity由于原理简单、精度高及操作简便，四探针法是测试半导体材料电阻率或电导率的首选方法之一。1861年汤姆森首次提出四探针测试原理，1920年Schlumberger将其第一次实际应用于地球电阻率测量⋯；1954年Valdes将其最

7、早用于半导体电阻率测试(2】，20世纪80年代具有扫描功能四探针技术的出现被认为是具有划时代意义的事件，1999年Petersen等首次开发出微观四点探针【31，将四探针技术的发展带到了微观领域。目前，四探针测试仪作为半导体行业的标准检测工具已经系列化生产，国内市场上较为常见的为RTS和RDY系列。另外，两种类型的微观四点探针测试系统即整体式和独立驱动式均实现商业化生产，其探针间距已达’30纳米尺度141。随着半导体科技的飞速发展，薄膜技术和材料表面研究深入以及纳米器件和新型生物材料的出现，四探针技术引起了更多的

8、关注。面对被测样品微型化带来的挑战，研究人员进行了大量研究，并取得了丰硕成果。在测试方法与理论方面，提出多种改进测试方法fwl，对环境和样品几何修正问题进行了探讨⋯01，并通过微观四点探针的研究发现减小探针间距可提高表面灵敏度，减小泄漏电流和表面缺陷对测试结果的影响⋯1。在仪器设计与探针制备方面，致力于电源、控制收稿日期：2010—12—24作者简介：李建昌，(1970一