如何使用 IT2800 源表測量半導體材料表面電阻率

  電子器件的許多重要參數與電阻率及其分布的均勻性有密切的關系，例如二極管的反向飽和電流，晶 體管的飽和壓降和放大倍數 β 等，都直接與硅單晶的電阻率有關。因此器件的電阻率測試已經成為芯片加 工中的重要工序，對其均勻性的控制和準確的測量直接關系將來能否制造出性能更優功率器件。 

  不同于使用萬用表測量常規導體電阻，半導體硅單晶電阻率以及微電子領域的其他金屬薄膜電阻率的 測量屬于微區薄層電阻測試，需要利用微小信號供電以及高精密的量測設備，包括測試接線方式上，也需 要利用四線制的接法來提升測量結果的準確性，行業內稱為四探針測試法。

  什么是四探針測試法？

  四探針技術可測試對象主要有：晶圓片和薄層電阻，例如硅襯底片、研磨片、外延片，離子注入片、 退火硅片、金屬膜和涂層等。利用探針分析可檢測整個芯片表面薄層電阻均勻性，進而判斷離子注入片和 注入工藝中存在的問題。

  四探針法按測量形狀可分為直線四探針法和方形四探針法。

  1）直線四探針法

  直線四探針測試法的原理是用針距為 1mm 的四根探針同時壓在樣品的平整表面上，利用恒流源給外面的兩個探針通以微小電流，然后在中間兩個探針上用高精密數字萬用表測量電壓，最后根據理論公式計算出樣品的電阻率，電阻率計算公式: ，S 代表探針間距。

  直線四探針法能測出超過其探針間距三倍以上大小區域的不均勻性。

  測試設備：不同探針間距探針臺+IT2806 高精密源表+上位機軟件 PV2800

  IT2806 高精密源表（簡稱 SMU）：集六種設備功能于一體（恒流源、恒壓源、脈沖發生器、6.5 位 DVM、 電池模擬器，電子負載）。在電阻率的測試中，可將 IT2806 高精密源表切換至恒流源模式，在輸出電流同時量測中間兩探針之間的微小壓降，并搭配免費的 PV2800 上位機軟件，自動得出電阻率的測量結果。

  利用 IT2800 系列高精密源表測量電阻率的優勢：

  測試便捷：ITECH IT2800 系列高精密源/測量單元標配免費的上位機 PV2800 軟件，并可選配不同直 線探針間距的探針臺，利用軟件內置的公式，即可直接得出電阻率的測試結果。

  測試精度高：高達 100nV/10fA 分辨率，電流量測精度最高可達 0.1%+50pA，電壓量測精度最高可 達 0.015%+300uV；提供正向/反向電流連續變化測試，提高測試精度。

  2）方形四探針法（如范德堡法）

  范德堡法適用于扁平，厚度均勻，任意形狀且不含有任何隔離孔的樣品材料測試。相比較直線型四探 針法，對樣品形狀沒有要求。測試中，四個探針接觸點必須位于樣品的邊緣位置，測試接線方式也是在其 中兩個探針點提供恒定電流，另外兩個點量測電壓。圍繞樣品進行 8 次測量，對這些讀數進行數學組合來 決定樣品的平均電阻率。詳細測試方法可參見 ASTM 標準 F76。

  總結：利用 IT2800 系列高精密源/測量單元可以精準實現半導體薄層電阻的電阻率測試，為半導體制 造工藝的改進提供數據依據。IT2800 SMU 因其高精度測量和豐富的探針臺治具優勢，為行業提供專業的 測試解決方案。