实验二 半导体电阻率和方阻测量的研究

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除实验二半导体电阻率和方阻测量的研究一、实验意义电阻率是半导体材料的重要电学参数之一,可以反映出半导体内浅能级替位杂质浓度，薄层电阻是表征半导体掺杂浓度的一个重要工艺参数。测量电阻率与薄层电阻的方法很多，如二探针法、扩展电阻法等。而四探针法是目前广泛采用的标准方法，它具有操作方便，精度较高，对样品的几何形状无严格要求等特点。二、实验目的1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理；2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法；3、能对给定的物质进行实验，并对实验结果进行分析、处理。三、实验原理测量原理：将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂

2、直地压在被测样品表面上，在1、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，可分别按以下公式计算样品的电阻率、方块电阻、电阻：图１.直线四探针法测试原理图↓V1234↑①.薄圆片(厚度≤4mm)电阻率：F（D/S）╳F（W/S）╳W╳FspΩ·cm…(1)其中：D—样品直径，单位：cm或mm，注意与探针间距S单位一致；S—平均探针间距，单位：cm或mm，注意与样品直径D单位一致(四探针头合格证上的S值)；W—样品厚度，单位：cm，在F(W/S)中注意与S单位一致；Fsp—探针间距修正系数(四探针头合格证上的F

3、值)；F(D/S)—样品直径修正因子。当D→∞时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B查出：F(W/S)—样品厚度修正因子。W/S<0.4时，F(W/S)=1；W/S>0.4时，F(W/S)值由附表C查出；I—1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V—2、3探针间取出的电压值，单位mV；②.薄层方块电阻Ｒ□：Ｒ□＝F（D/S）╳F（W/S）╳FspΩ/□…(2)其中：D—样品直径，单位：cm或mm，注意与探针间距S单位一致；S—平均探针间距，单位：cm或mm，注意与样品直径D单位一致(四探针头合格证上的S值)；W—样品厚度，单位：cm，

4、在F(W/S)中注意与S单位一致；Fsp—探针间距修正系数(四探针头合格证上的F值)；F(D/S)—样品直径修正因子。当D→∞时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B查出：F(W/S)—样品厚度修正因子。W/S<0.4时，F(W/S)=1；W/S>0.4时，F(W/S)值由附表C查出；I—1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.1(第6页表5.1)；V—2、3探针间取出的电压值，单位mV；①双面扩散层方块电阻Ｒ□【精品文档】第7页精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除可按无穷大直径处理，此时F(D/S)=4.532，由于扩散层厚度W远远小于探针间距，

5、故F(W/S)=1，此时Ｒ□=4.532Fsp②单面扩散层、离子注入层、反型外延层方块电阻此时F(D/S)值应根据D/S值从附表C中查出。另外由于扩散层、注入层厚度W远远小于探针间距，故F(W/S)=1，此时有Ｒ□＝F（D/S）Fsp③.棒材或厚度大于4mm的厚片电阻率ρ：当探头的任一探针到样品边缘的最近距离不小于4S时，测量区的电阻率为：Ω·cm…(3)其中：C＝2πS为探针系数，单位：cm(四探针头合格证上的C值)；S的取值来源于:1/S=（1/S1+1/S3–1/(S1+S3)–1/(S2+S3)），S1为(1-2)针、S2为(2-3)针、S3为(3-4)针的间距，单位：cm

6、；I—1、4探针流过的电流值，单位mA,选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V—2、3探针间取出的电压值，单位mV；④.电阻的测量：应用恒流测试法，电流由样品两端流入同时测量样品两端压降。样品的电阻为：Ω…(3)其中：I—样品两端流过的电流值，单位mA,选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V—样品两端取出的电压值，单位mV；四、实验装置：仪器分为电气部分、测试架两大部分，可以根据测试需要安放在一般工作台或者专用工作台上。仪器电气原理如下图所示220V电源滤波(一)滤波稳压(二)恒流电流选档换向控制样品测试A/D转换显示并行通讯接口计算机显示器打印机4．仪器面板说明RTS-8型四

7、探针测试仪主要由主机(电气测量装置)、测试台、计算机组成，三部分独立放置，通过连接线联接。该四探针测试仪亦可脱离计算机单独使用。【精品文档】第7页精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除RTS-8型四探针测试仪仪表前面板说明W2W1UK1K2K3K4K5LPK10K9K8K7K6项目说明K1,K2,K3,K4,K5,K6测量电流量程选择按键，共6个量程,当按相应的量程时，此量程按钮上方的指示灯会亮。K7“R□/ρ”测量选择按键，即是测量样品的方块电阻还是电阻率