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1、全自动四探针电阻率测试装置中国计量科学研究院张鸿祥富乃成贺场,一一探针间距修正系数一、概述黔一一厚度修正系数到一一直径修正系数全自动四探针电阻率测试装置是为硅单晶一一温度修正系数,公式给电阻率标准量值传递而研制的但也可以作为出了精确计算单晶片电阻率。。,一般硅单晶片的电阻率测试用该装置已于去的公式下面进一步说明在本装置中上述各。。年十月通过国家鉴定以后又经过半年多的应项参数是如何处理的,。,用考察取得了满意的结果故作如下介绍洲试电流的选择。为了保证测量精度,选择合适的测试电流仅供参考,,,该装置采用先进的微型计算机系统高精是非常重要的因为如果选得过大由于热·,,效应在
2、样片表面产生温度梯度以及少子注入度的数字电压表和恒流源等通过接口电路构,、,影响,给,,成完整的测试系统在软件自毙一调动下不测试带来误差如果选得太小使,仅使整个测试过程自动进行同时能够自动进输出电压在数字电压表上得不到足够的显示位‘。,。飞行多项误差修正和数据处理最后按要求的格教也影响测试精度参照美国标准样片,,式把测试结果打印出来并显示在说明书它对不同名义值的标准样片所选的测”。试,,上电流都使其输出电压在左右,这样既满足了数字电压表足够的显示位数又、二。测试原理不致于电流过大,对本装置来说既要作为标准样片的传递本装置采用精度高的直线四探针标准测试,。装置又要能够进
3、行非标准片子的测试参照。,方法根据美国标准方法对于薄,美国标准方法规定了如下选择溅片样品的电阻率计算公式为,试电流的原则测试标准样片时数字,··电压表显示左右,测试非标准片‘℃,‘‘“,斗,,子时数字电压显示一般在范围内’··澎。,最大测试电流根据上述原则式中℃一一温度为七的电阻率值大致推算出如表所示的不伺电阻率值所选的·。恒定测试电流,,一一测试时所选的测试电流为构成测试系统恒流源应是可控灼一数字电压表读取的样片输出电一茵般选用带合适接口的仪器或自制控制电,。一一被测样片的厚度路使计算机能够对恒流源进行控制另外一。表不月乞且书遨沂选为缸定月试电流是探针间距为的号探头
4、其主要参数为电阻率测试电流匕阻率测试电流声探针间距一。。三二一。平均间距百‘,根据以上数据用下式计算探针间距修正。甘一甘八︸﹄,一宁︸引︸润一︸︹三‘系数,一亏。。感感,。和在不更换探头时都是常数只要把。。“”,匕‘它预先存入计算机内存里数据处理时由。,软件调用就行了如更换探头再存入新的数。蕊弓。‘。据。厚度与厚度修正系数弓弓,,对本装置来说厚度是已知量测试前从。所选恒流源的精度应满足测试要求本装置选面板上的“厚度”拨号盘置入,既参加电阻率用了美国公司生产的标准,。值的运算又决定厚度修正系数的选择根据。源被测样片的已知厚度与所用探针平均间。样片出电压的读取,距侣的比值
5、按下列原则选择厚度系数样片输出电压的读取是用数字电压表进,当厉时选。,行根据测试要求数字电压表必须具备如下。犷,林,功能①数字显示最少位灵敏度为当三百时,选口,②具备合适的接③具备与侧试系统相适应’。,的显示速率为此本装置选用了美国,当‘弓时选。公司生产的数字电压表弓,根据硅单晶材料的特性要测试某一点的当三时,按附表所给,,电阻率必须在探针压下不动的情况下改变一。的数据选择,十一,次电流方向读取和两次电压值然后我们把以上数据包括附表存入计算机’,。十求其平均值平所的“”,内存里这样就可以根据已知的和以公式中的电压值实际是正反两次电压。自动选取对应的厚度修正系数。的平均
6、值以上电压值的读取和运算都是由计。直径修正系教。算机自动完成对本装置米说,直径也是已知量,测试前“。裸头选择及探针间距修正系数计算”从面板上的直径拨号盘置入参照美国。选择探头首先要对其进行测试参照美国标准方法,直径修正系数的计算公丁,标准方法测试时把探针在抛光式为“、,,的硅片表面压痕然后在万能工具显微镜下测,,,量重复十次实验根据每次测得的数据计兀么、百二‘··弓算出三个间距各自的平均值所用探针的平均〔“一〕。污间距以及影响测量误差的有关参数然后与国,。标要求对照选择合格的探头本装置选用的,’,,。因为有这样简单的计算公式对计算机来。然后再次压下进行下次测量十次测,
7、,,,说就很方便可对公式编程根据已知完之后按下式计算中心点电阻率的平均值,。直经就可以自动算出相应的直径修正系数二,。。、二,。。、,卫。尸中、‘。,一奋由、乙。,温度修正系数下““温度修正系数的计算公式如下一为℃,按下式计算心中点次测量的标准偏差,式中一一测试时被测样片本身的温度一笼。资,广一硅单晶材料的电阻率温度系数天,℃卜,中℃,彗〔〕公式有两个不确定的数一个是,中一,,,犷它不但与电阻率值有关而且与材料的导。脚电类型有关附表给出了℃范围的电,“阻率温度系数本装置已把它存入计算机巾按下式计算次测量算术平均值的标准偏差。,”存另一是它是测试时样片
