电子工艺调试报告（工艺和器件评估）

电子工艺调试报告（工艺和器件评估）工艺和器件评估四探针测试仪是一台用于测量晶圆和晶体的电阻率的设备。它有四个细小的，与电源和伏特计相连内嵌式探针。一个四探针测试仪由四个排成一条线的细小金属探针组成。外侧的两个探针连接电源，内侧的两个探针连接伏特计。在测量过程中，电流流过外侧的两个探针，并且通过内侧探针测量得出电压的变化值（参见下图）。电流与电压值之间的关系由探针之间的距离和材料的电阻率共同决定。四探针测试仪测量抵消了测试时探针与晶圆之间的接触电阻。电阻、电压和电流三个参数的关系服从欧姆定律。其数学表达式如下所示：式中R为电阻，v为电压，I为电流，p为样品电阻率，L为样品长度，A为样品横截面积，w为样品宽度，D为样品高度。从理论上讲，晶圆的电阻率可以用万用表（参见下图）测量得到，通过测量给定尺寸的样品在某一固定电流下的电压值来计算晶圆的电阻率。然而用万用表测量时，探针与品圆材料之间的接触电阻太大，以至于不能精确测量低掺杂情况

电阻率的测量

在晶体生长和掺杂工艺中，掺杂剂能够改变晶圆的电性能。被改变的参数便是电阻率，它是相对于电子流向的某一种材料特定阻抗的一种测量（参见下图）。对于给定的材料，电阻率是一个常数。而相同体积的同种材料的电阻则由长度和电阻率共同决定，其关系类似于密度和质量之间的关系。例如，钢的密度是一定的，而某一块的质量则取决于它的体积。

电阻（R）的单位是欧姆，电阻率的单位是欧姆一厘米。因为对晶圆进行掺杂将会改变电阻率(p) 因此测量电阻率事实上是间接测量掺杂剂的数量。

四探针测试仪

电阻、电压和电流三个参数的关系服从欧姆定律。其数学表达式如下所示：

式中R为电阻，v为电压，I为电流，p为样品电阻率，L为样品长度，A为样品横截面积，w为样品宽度，D为样品高度。

从理论上讲，晶圆的电阻率可以用万用表（参见下图）测量得到，通过测量给定尺寸的样品在某一固定电流下的电压值来计算晶圆的电阻率。然而用万用表测量时，探针与品圆材料之间的接触电阻太大，以至于不能精确测量低掺杂情况下的半导体的电阻率。

四探针测试仪是一台用于测量晶圆和晶体的电阻率的设备。它有四个细小的，与电源和伏特计相连内嵌式探针。一个四探针测试仪由四个排成一条线的细小金属探针组成。外侧的两个探针连接电源，内侧的两个探针连接伏特计。在测量过程中，电流流过外侧的两个探针，并且通过内侧探针测量得出电压的变化值（参见下图）。电流与电压值之间的关系由探针之间的距离和材料的电阻率共同决定。四探针测试仪测量抵消了测试时探针与晶圆之间的接触电阻。

工艺和器件评估

用四探针测试仪测量时，电压、电流与电阻率之间的关系如下所示：

p=2TtsV/I

当s小于晶圆直径和小于镀膜厚度时，s为探针之间的距离。

方块电阻

上面介绍的四探针测试仪方法主要用于测量晶圆和晶体的电阻率。同时，它也可测量由掺杂工艺和晶圆表面的薄掺杂层的电阻率。当用四探针测试仪测量掺杂层时，电流被限制在薄层内（参见下图）。这里所说的薄层是指层厚比探针之间的距离还小的生长层。在薄膜上测量的电性能称为方块电阻（sheet resistance），单位是单位面积的欧姆数。这个概念可以通过比较两块同样厚度相同材料的电阻来理解（参见下图）。因为电阻率p都是相同的，并且厚度(T)也相同，因此每个块方块电阻也是相同的。也就是说，对于相同材料的任意面积的薄膜，其电阻是一个常数。

方块电阻与电流电压之间的关系式如下所示：

这里，“4．53”是由探针距离引起的常数。一些公司计算时直接从公式中忽略该值，而仅仅测量晶圆的v/I值，如下图所示。