KDY—1型四探针电阻率方阻测试仪.

KDY—1型四探针电阻率/方阻测试仪

使用说明书

广州市昆德科技有限公司

1、概述

KDY-1型四探针电阻率/方阻测试仪（以下简称电阻率测试仪）是用来测量半导体材料（主要是硅单晶、锗单晶、硅片）电阻率，以及扩散层、外延层、ITO导电薄膜、导电橡胶方块电阻的测量仪器。它主要由电气测量部份（简称：主机）、测试架及四探针头组成。

本仪器的特点是主机配置双数字表，在测量电阻率的同时，另一块数字表（以万分之几的精度）适时监测全程的电流变化，免除了测量电流/测量电阻率的转换，更及时掌控测量电流。主机还提供精度为0.05%的恒流源，使测量电流高度稳定。本机配有恒流源开关，在测量某些薄层材料时，可免除探针尖与被测材料之间接触火花的发生，更好地保护箔膜。仪器配置了本公司的专利产品：“小游移四探针头”，探针游移率在0.1～0.2%。保证了仪器测量电阻率的重复性和准确度。本机如加配HQ-710E数据处理器，测量硅片时可自动进行厚度、直径、探针间距的修正，并计算、打印出硅片电阻率、径向电阻率的最大百分变化、平均百分变化、径向电阻率不均匀度，给测量带来很大方便。

2、测试仪结构及工作原理

测试仪主机由主机板、电源板、前面板、后背板、机箱组成。电压表、电流表、电流调节电位器、恒流源开关及各种选择开关均装在前面板上（见图2）。后背板上只装有电源插座、电源开关、四探针头连接插座、数据处理器连接插座及保险管（见图3）。机箱底座上安装了主机板及电源板，相互间均通过接插件联接。仪器的工作原理如图1所示：

测试仪的基本原理仍然是恒流源给探针头（1、4探针）提供稳定的测量电流I （由DVM1监测），探针头（2、3）探针测取电位差V（由DVM2测量），由下式即可计算出材料的电阻率：

厚度小于4倍探针间距的样片均可按下式计算

式中：V——DVM2的读数，mV。

I——DVM1的读数，mA。

W——被测样片的厚度值以cm为单位。

F（W/S）——厚度修正系数，数值可查附录二。

F（S/D）——直径修正系数，数值可查附录三。

Fsp——探针间距修正系数。

Ft——温度修正系数，数值可查附录一。

由于本机中已有小数点处理环节，因此使用时无需再考虑电流、电压的单位问题。如果用户配置了HQ-710E数据处理器只要置入厚度W、FSP、测量电流I等有关参数，一切计算、记录均由它代劳了。如果没有数据处理器（HQ-710E），用户同样可以依据上式用普通计算器算出准确的样片电阻率。

对厚度大于4倍探针间距的样片或晶锭，电阻率可按下式计算：

ρ=2πSV/I （2）

这是大家熟悉的样品厚度和任一探针离样品边界的距离均大于4倍探针间距（近似半无穹大的边界条件），无需进行厚度、直接修正的经典公式。此时如用间距S=1mm的探头，电流I选择0.628；用S=1.59mm的探头，电流I选择0.999，即可从本仪器的电压表（DVM2）上直接读出电阻率。

用KDY-1测量导电薄膜、硅的异型外延层、扩散层、导电薄膜的方块电阻时，计身算公式为： R = V/I F(D/S) F(W/S)F SP

由于导电层非常薄故F(W/S)=1，所以只要选取电流 I=F(D/S) F S P, ，F(D/S)=4.532

测量时电流调节到04532，ρ/R选择在R灯亮

从KDY-1右边的电压表(DVM2)上即可直接读出扩散薄层的方块电阻R 。

备注：在测量方块电阻时ρ/R选择要在R，仅在电流0.01mA档时电压表最后一位数溢出（其它档位可以正常读数），故读数时需要注意，如电流在0.01档时电压表读数为00123，实际读数应该是001230.。

3、使用方法

（1）主机面板、背板介绍

仪器除电源开关在背板外其它控制部分均安装在面板上，面板的左边集中了所

有与测量电流有关的显示和控制部份，电流表（DMV1）显示各档电流值，电流选择值（随运按钮）供电流选档用，～220V电源接通后仪器自动选择在常用的1.0mA 档，此时1.0上方的红色指示灯亮，随着选择开关的按动，指示灯在不同的档位亮起，直选到档位合适为止。打开恒流源，上方指示灯亮，电流表显示电流值，调节粗调旋钮使前三位数达到目标值，再调细调旋钮使后两位数达到目标值。这样就完成了电流调节工作，此时我们可以把注意力集中到右边，面板的右边集中了所有电压测量有关的控制部件，电压表（DMV2）显示各档（ρ/R手动/自动）的正向、反向电压测量值。ρ/R键必须选对，否则测量值会相差10倍；同样手/自动档也必须选对，否则仪器拒绝工作。

后背板上主要安装的是电缆插座，图上标得很清楚，安装时请注意插头与插座的对位标志。因为在背后容易漏插，松动时不易被发现，所以安装必须插全、插牢。

（2）使用仪器前将电源线、测试架联接线、主机与数据处理器的联接线（如使用处理器）联接好，并注意一下测试架上是否已接好探针头。电源线插头插入～220V座插后，开启背板上的电源开关，此时前面板上的数字表、发光二极管都会亮起来。探针头压在被测单晶上，打开恒流源开关，左边的表显示从1、4探针流入单晶的测量电流，右边的表显示电阻率（测单晶锭时）或2、3探针间的电位差。电流大小通过旋转前面板左下方的两个电位器旋钮加以调节，其它正、反向测量、ρ/R选择、自动/手动测量都通过前面板上可自锁的按钮开关控制。

（3）仪器测量电流分五档：0.01mA（10μA）、0.1mA（100μA）、1mA、10mA、100mA，读数方法如下：

在0.01mA档显示5位数时：10000 表示电流为：0.01mA（10μA）又如在0.01mA档显示：06282 即表示电流为：6.28μA 在0.1mA档显示5位数时：10000 表示电流为：0.1mA（100μA）

又如在0.1mA档显示：04532 表示电流为：45.32μA

在1mA档显示5位数时：10000 表示电流为：1mA

又如在1mA档显示：06282 表示电流为：0.6282mA

同样在10mA档显示：10000 表示电流为：10mA

显示：04532 表示电流为：4.532mA

100mA档显示：10000 表示电流为：100mA

显示：06282 表示电流为：62.82mA 电流档的选择采用循环步进式的选择方式，在仪器面板上有一个电流选择按钮，每按一次进一档，仪器通电后自动设定在常用的1.0mA档，如果你不断地按下“电流选择”按钮，电流档位按下列顺序不断地循环。

1.0mA→10mA→100mA→0.01mA→0.1mA→1.0mA→10mA→……

可以快速找到你所需的档位。

（4）电压表读数：因为为了方便直接用电压表读电阻率，所以我们人为改动了电压表的小数点移位，如需要直接读取电压值时需注意，本电压表为199.99mV 的数值电压表，读电压值时小数点是固定位置的，

例如：电压表显示读电压值

1.9999 199.99mV

19.999 199.99mV

199.99 199.99mV

1999.9 199.99mV

19999 199.99mV

根据

（5）恒流源开关是在发现探针带电压接触被测材料影响测量数据（或材料性能）时，再使用，即先让探针头压触在被测材料上，后开恒流源开关，避免接触时瞬间打火。为了提高工作效率，如探针带电压接触被测材料对测量并无影响时，恒流源开关可一直处于开的状态。

（6）正、反向测量开关只有在手动状态下才能工作人工控制，在自动状态下由数据处理器控制，因此在手动正反向开关不起作用时，先检查手动/自动开关是否处于手动状态。相反在使用数据处理器测量材料电阻率时，仪器必须处于自动状态，否则数据处理拒绝工作。

（7）在使用数据处理器自动计算及记录时，必须严格按照使用说明操作，特别注意输入数据的位数。有关数据处理器的使用方法请仔细阅读KDY测量系统的操作说明。

4、主机技术能数

（1）测量范围：

可测电阻率：0.0001～19000Ω·cm

可测方块电阻：0.001～190000Ω·□

（2）恒流源：

输出电流：DC 0.001～100mA 五档连续可调

量程：0.001～0.01mA

0.01～0.10mA

0.10～1.0mA

1.0～10mA

10～100mA

恒流精度：各档均低于±0.05%

（3）直流数字电压表：

测量范围：0～199.99mV

灵敏度：10μV

基本误差：±（0.004%读数+0.01%满度）

输入阻抗：≥1000MΩ

（4）供电电源：

AC 220V±10% 50/60 Hz 功率：12W

（5）使用环境：

温度：23±2℃相对湿度：≤65%

无较强的电场干扰，电源隔离滤波，无强光直接照射（6）重量、体积：

主机重量：7.5kg

体积：365×380×160（单位：mm 长度×宽度×高度）

附录1.1

温度修正系数表ρT = FT *ρ23

注：①温度修正系数表的数据来源于中国计量科学研究院。

附录1.2

温度修正系数表(续1) ρT = FT *ρ23

附录2.

厚度修正系数F(W/S)为圆片厚度W与探针间距S之比的函数

《硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法》

附录3.

修正系数F2为探针间距S与圆片直径D之比的函数

《硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法》

高温四探针测试仪测试电阻率的原理和方法

高温四探针测试仪测试电阻率的原理和方法 高温四探针测试仪可以实现高温、真空及惰性气氛条件下测量硅、锗单晶（棒料、晶片）电阻率和外延层、扩散层和离子注入层的方块电阻以及测量导电玻璃（ITO）和其他导电薄膜的方块电阻。 那么高温四探针测试仪的测量原理是什么呢？ 测量电阻率的方法很多，如三探针法、电容-电压法、扩展电阻法等，四探针法则是一种广泛采用的标准方法，高温四探针测试仪采用经典直排四探针原理，同时采用了双电测组合四探针法。 直排四探针法 经典的直排四探针法测试电阻率，要求使用等间距的探针，如果针间距离不等或探针有游移，就会造成实验误差。当被测片较小或在大片边缘附近测量时，要求计入电场畸变的影响进行边界修正。

采用双电测组合四探针的出现，为提高薄膜电阻和体电阻率测量准确度创造了有利条件。 目前双电测组合（亦称双位组合）四探针法有三种模式：模式（1），模式（2），模式（3），高温四探针测试仪采用模式（2），通过用计算机对三种模式的理论进行比较研究的结果表明：对无穷大被测片三种模式都一样，可是测量小片或大片边缘位置时，模式（2）更好，它能自动消除边界影响，略优于模式（3），更好于模式（1）。 那么高温四探针测试仪采用双电测组合四探针法有哪些优势呢？ 1、采用双电测组合四探针法进行测试，测试结果与探针间距无关，能够消除间距不等及针尖机械游移变化的影响，因此四探针测试台允许使用不等距探针头。 2、采用双电测组合四探针法具有自动修正边界效应的功能，对小尺寸被测片或探针在较大样品边缘附近时，不需要对样品做几何测量，也不必寻找修正因子。 3、采用双电测组合四探针法，不移动四探针针头，同时使用三种模式测量，即可计算得到测试部位的电阻均匀性。

四探针法测电阻率

实验 四探针法测电阻率 1．实验目的： 学习用四探针法测量半导体材料的体电阻率和扩散薄层的电阻率及方块电阻。 2．实验内容 ① 硅单晶片电阻率的测量：选不同电阻率及不同厚度的大单晶圆片，改变条件（光照 与否），对测量结果进行比较。 ② 薄层电阻率的测量：对不同尺寸的单面扩散片和双面扩散片的薄层电阻率进行测 量。改变条件进行测量（与①相同），对结果进行比较。 3． 实验原理： 在半导体器件的研制和生产过程中常常要对半导体单晶材料的原始电阻率和经过扩散、外延等工艺处理后的薄层电阻进行测量。测量电阻率的方法很多，有两探针法，四探针法，单探针扩展电阻法，范德堡法等，我们这里介绍的是四探针法。因为这种方法简便可行，适于批量生产，所以目前得到了广泛应用。 所谓四探针法，就是用针间距约1毫米的四根金属探针同时压在被测样品的平整表面上如图1a 所示。利用恒流源给1、4两个探针通以小电流，然后在2、3两个探针上用高输入阻抗的静电计、电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压，最后根据理论 公式计算出样品的电阻率［１］ I V C 23 =ρ 式中，C 为四探针的修正系数，单位为厘米，C 的大小取决于四探针的排列方法和针距，

探针的位置和间距确定以后，探针系数C 就是一个常数；V 23为2、3两探针之间的电压，单位为伏特；I 为通过样品的电流，单位为安培。 半导体材料的体电阻率和薄层电阻率的测量结果往往与式样的形状和尺寸密切相关，下面我们分两种情况来进行讨论。 ⑴ 半无限大样品情形 图1给出了四探针法测半无穷大样品电阻率的原理图，图中(a)为四探针测量电阻率的装置；(b)为半无穷大样品上探针电流的分布及等势面图形；(c)和(d)分别为正方形排列及直线排列的四探针图形。因为四探针对半导体表面的接触均为点接触，所以，对图１（b ）所示的半无穷大样品，电流I 是以探针尖为圆心呈径向放射状流入体内的。因而电流在体内所形成的等位面为图中虚线所示的半球面。于是，样品电阻率为ρ，半径为r ，间距为dr 的两个半球等位面间的电阻为 dr r dR 2 2πρ = ， 它们之间的电位差为 dr r I IdR dV 2 2πρ= =。 考虑样品为半无限大，在r →∞处的电位为0，所以图１（a ）中流经探针１的电流I 在r 点形成的电位为 ()r I dr r I V r r πρπρ222 1== ? ∞ 。 流经探针１的电流在２、３两探针间形成的电位差为 ()??? ? ??-= 1312123112r r I V πρ； 流经探针４的电流与流经探针１的电流方向相反，所以流经探针４的电流I 在探针２、３之间引起的电位差为 ()??? ? ??--=4342423112r r I V πρ。 于是流经探针１、４之间的电流在探针２、３之间形成的电位差为 ??? ? ??+--= 434213122311112r r r r I V πρ。 由此可得样品的电阻率为 ()1111121 434213 1223-???? ??+--=r r r r I V πρ 上式就是四探针法测半无限大样品电阻率的普遍公式。 在采用四探针测量电阻率时通常使用图１（c ）的正方形结构（简称方形结构）和图１（d ）的等间距直线形结构，假设方形四探针和直线四探针的探针间距均为S ， 则对于直线四探针有 S r r S r r 2, 42134312==== ()2223 I V S ? =∴πρ 对于方形四探针有 S r r S r r 2,42134312==== () 322223 I V S ? -=∴ πρ

四探针测电阻率实验指导书及SZT-2A四探针测试仪使用说明书

实验七四探针法测量材料的电阻率 一、实验目的 （1）熟悉四探针法测量半导体或金属材料电阻率的原理 （2）掌握四探针法测量半导体或金属材料电阻率的方法 二、实验原理 半导体材料是现代高新技术中的重要材料之一，已在微电子器件和光电子器件中得到了广泛应用。半导体材料的电阻率是半导体材料的的一个重要特性，是研究开发与实际生产应用中经常需要测量的物理参数之一，对半导体或金属材料电阻率的测量具有重要的实际意义。 直流四探针法主要用于半导体材料或金属材料等低电阻率的测量。所用的仪器示意图以及与样品的接线图如图1所示。由图1(a)可见，测试过程中四根金属探针与样品表面接触，外侧1和4两根为通电流探针，内侧2和3两根是测电压探针。由恒流源经1和4两根探针输入小电流使样品内部产生压降，同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测出其它两根探针（探针2和探针3）之间的电压V23。 a b 图1 四探针法电阻率测量原理示意图 若一块电阻率为 的均匀半导体样品，其几何尺寸相对探针间距来说可以看

作半无限大。当探针引入的点电流源的电流为I ，由于均匀导体内恒定电场的等位面为球面，则在半径为r 处等位面的面积为22r π，电流密度为 2/2j I r π= （1） 根据电流密度与电导率的关系j E σ=可得 22 22j I I E r r ρ σ πσπ= = = （2） 距离点电荷r 处的电势为 2I V r ρ π= （3） 半导体内各点的电势应为四个探针在该点所形成电势的矢量和。通过数学推导，四探针法测量电阻率的公式可表示为 123 231224133411112( )V V C r r r r I I ρπ-=--+?=? （4） 式中，1 12241334 11112( )C r r r r π-=--+为探针系数，与探针间距有关，单位为cm 。 若四探针在同一直线上，如图1(a)所示，当其探针间距均为S 时，则被测样品的电阻率为 123 2311112()222V V S S S S S I I ρππ-=- -+?=? （5） 此即常见的直流等间距四探针法测电阻率的公式。 有时为了缩小测量区域，以观察不同区域电阻率的变化，即电阻率的不均匀性，四根探针不一定都排成一直线，而可排成正方形或矩形，如图1(b)所示，此时只需改变电阻率计算公式中的探针系数C 即可。 四探针法的优点是探针与半导体样品之间不要求制备接触电极，极大地方便了对样品电阻率的测量。四探针法可测量样品沿径向分布的断面电阻率，从而可以观察电阻率的不均匀性。由于这种方法允许快速、方便、无损地测试任意形状样品的电阻率，适合于实际生产中的大批量样品测试。但由于该方法受到探针间距的限制，很难区别间距小于0.5mm 两点间电阻率的变化。 根据样品在不同电流（I ）下的电压值（V 23），还可以计算出所测样品的电阻率。

四探针一体机使用说明书

SZT-2A四探针测试仪 使用说明书 一概述 SZT-2A型数字式四探针测试仪是运用四线法测量原理的多用途综合测量装置，配上专用的四探针测试架，即可以测量片状，块状或柱状半导体材料的径向和轴向电阻率，测量扩散层的薄层电阻（亦称方块电阻）。四探针测试架有电动，手动，手持三种可以选配，另外还配有四个夹子的四线输入插头用来作为测量线状或片状电阻的中，低阻阻值。 仪器由主机，测试架等部份组成，测试结果由液晶显示器显示，同时，液晶显示器还显示测量类型（电阻率，方块电阻和电阻）以及探头修正系数， 主机由开关电源，DC/DC变换器，高灵敏度电压测量部份，高稳定度恒流源，和微电脑控制系统组成。由於采用大规模集成电路，所以仪器可靠性高，测量稳定性好。 测试探头采用宝石导向轴套和高硬度钢针，定位准确，游移率小，使用寿命长。 仪器适用於半导体材料厂，半导体器件厂，科研单位，高等院校对半导体材料电阻性能的测试。 本仪器工作条件为： 温度：23℃±3℃ 相对湿度：50%~70%

工作室内应无强磁场干扰，不与高频设备共用电源。 二，技术参数 1，测量范围 电阻率： 10??-105?-cm 方块电阻 10??- 105?/□ 电阻 10-?- 105? 2，可测半导体材尺寸 直径：Ф15-100mm 长（或高）度：≤400mm 3，测量方位 轴向，径向均可 4，数字电压表： （1）量程：20mV,200mV,2V （2）误差：±0.5%读数±2字 （3）输入阻抗:>10?? （4）最大分辨率:10μV （5）点阵液晶显示，过载显示。 5，恒流源： （1）电流输出：共分10μA,100uA,1mA,10mA,100mA五挡可通过按键选择，各挡均为定值不可调节，电阻率探头 修正系和扩散层方块电阻修正系数均由机内CPU运算 后，直接显示修正后的结果。

国家标准-硅单晶电阻率的测定 直排四探针法和直流两探针法-编制说明-送审稿

国家标准《硅单晶电阻率的测定直排四探针法和直流两探针法》 编制说明（送审稿） 一、工作简况 1、立项的目的和意义 硅单晶是典型的元素半导体材料，具有优良的热性能与机械性能，易于长成大尺寸高纯度晶体，是目前最重要、用途最广的半导体材料。在当今全球半导体市场中，超过95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路都是在硅单晶片上制作的，在未来30年内，它仍是半导体工业最基本和最重要的功能材料。 一般而言，硅单晶的电学性能对器件性能有决定性的作用，其中电阻率是最直接、最重要的参数，直接反映出了晶体的纯度和导电能力。例如，晶体管的击穿电压就直接与硅单晶的电阻率有关。在器件设计时，根据器件的种类、特性以及制作工艺等条件，对硅单晶的电阻率的均匀和可靠都有一定的要求，因此，硅单晶电阻率的测试就显得至关重要。目前测试硅单晶电阻率时，一般利用探针法，尤其是直流四探针法。该方法原理简单，数据处理简便，是目前应用最广泛的一种测试电阻率的技术。 由于硅单晶电阻率与温度有关，通常四探针电阻率测量的参考温度为23℃±1℃，如检测温度有异于该温度，往往需要进行温度系数的修正。原来GB/T 1551-2009标准中直接规定测试温度为23℃±1℃，对环境的要求过于严格，造成很多企业和实验室无法满足，因此需要对标准测试温度进行修订，超出参考范围可以用温度系数修正公式修正。另外，原标准四探针和两探针法的干扰因素没有考虑全面，修订后的新标准对干扰因素进行了补充和修正。原标准的电阻率范围没有对n型硅单晶和p型硅单晶做出区分，由于n型硅单晶电阻率比p型硅单晶电阻率范围大，所以应该对n型和p型硅单晶的电阻率测试范围区分界定。综上，需要对GB/T 1551-2009标准进行修订，以便更好满足硅单晶电阻率的测试要求。该标准的修订将有利于得到硅单晶电阻率准确的测量结果，满足产品销售的要求，为硅产业的发展提供技术保障。 2.任务来源 根据《国家标准化管理委员会关于下达2018年第三批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[2018] 60号）的要求，由中国电子科技集团公司第四十六研究所（中国电子科技集团公司第四十六研究所是信息产业专用材料质量监督检验中心法人单位）负责修订《硅单晶电阻率的测定直排四探针法和直流两探针法》，计划编号为20181809-T-469，要求完成时间2020年。 计划项目由全国有色金属标准化技术委员会提出，后经标委会协调后于国家标准化

四探针法测电阻率共14页

实验四探针法测电阻率 1．实验目的： 学习用四探针法测量半导体材料的体电阻率和扩散薄层的电阻率及方块电阻。 2．实验内容 ①硅单晶片电阻率的测量：选不同电阻率及不同厚度的大单晶圆片， 改变条件（光照与否），对测量结果进行比较。 ②薄层电阻率的测量：对不同尺寸的单面扩散片和双面扩散片的薄层 电阻率进行测量。改变条件进行测量（与①相同），对结果进行比较。 3．实验原理： 在半导体器件的研制和生产过程中常常要对半导体单晶材料的原始电阻率和经过扩散、外延等工艺处理后的薄层电阻进行测量。测量电阻率的方法很多，有两探针法，四探针法，单探针扩展电阻法，范德堡法等，我们这里介绍的是四探针法。因为这种方法简便可行，适于批量生产，所以目前得到了广泛应用。 所谓四探针法，就是用针间距约1毫米的四根金属探针同时压在被测样品的平整表面上如图1a所示。利用恒流源给1、4两个探针通以小电流，然后在2、3两个探针上用高输入阻抗的静电计、电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压，最后根据理论公式计算出样品的电阻率［１］ 式中，C为四探针的修正系数，单位为厘米，C的大小取决于四探针的

排列方法和针距，探针的位置和间距确定以后，探针系数C 就是一个常数；V 23为2、3两探针之间的电压，单位为伏特；I 为通过样品的电流，单位为安培。 半导体材料的体电阻率和薄层电阻率的测量结果往往与式样的形状和尺寸密切相关，下面我们分两种情况来进行讨论。 ⑴ 半无限大样品情形 图1给出了四探针法测半无穷大样品电阻率的原理图，图中(a)为四探针测量电阻率的装置；(b)为半无穷大样品上探针电流的分布及等势面图形；(c)和(d)分别为正方形排列及直线排列的四探针图形。因为四探针对半导体表面的接触均为点接触，所以，对图１（b ）所示的半无穷大样品，电流I 是以探针尖为圆心呈径向放射状流入体内的。因而电流在体内所形成的等位面为图中虚线所示的半球面。于是，样品电阻率为ρ，半径为r ，间距为dr 的两个半球等位面间的电阻为 它们之间的电位差为 dr r I IdR dV 2 2πρ= =。 考虑样品为半无限大，在r →∞处的电位为0，所以图１（a ）中流经探针１的电流I 在r 点形成的电位为 ()r I dr r I V r r πρπρ222 1==? ∞。 流经探针１的电流在２、３两探针间形成的电位差为 ()??? ? ??-=1312 12311 2r r I V πρ； 流经探针４的电流与流经探针１的电流方向相反，所以流经探针４的电流I 在探针２、３之间引起的电位差为 ()??? ? ??--=43424 23112r r I V πρ。 于是流经探针１、４之间的电流在探针２、３之间形成的电位差为

四探针电阻率测试仪检定规程

四探针电阻率测试仪检定规程 Verification Regulation of Resistivity Measuring Instruments with FourPorope Array Method 本检定规程经国家计量局于1987年7月6日批准，并自1988年5月6日起施行。 归口单位：中国计量科学研究院 起草单位：中国计量科学研究院 本规程技术条文由起草单位负责解释。 本规程主要起草人： 鲁效明(中国计量科学研究院) 参加起草人： 张鸿祥(中国计量科学研究院) 李利保(中国计量科学研究院) 四探针电阻率测试仪检定规程 本规程适用于新生产、使用中和修理后的接触式测量范围在0.001～103Ω·cm的电阻率测试仪的检定。对某些多功能的测试或只能测方块电阻的测试仪也同样适用，方块电阻的测量范围在0.01～104Ω/□。本规程不适用于二探针、三探针和六探针以及方形探头电阻率测试仪。 一概述 电阻率测试仪是用来测量半导体材料及工艺硅片的电阻率，或扩散层及外延层方块电阻的测量 仪器。它主要由电气部分和探头部分组成，电气部分一般包括稳流源、数字电压表或电位差计、换向开关等仪器。探头部分一般包括探针架、探针头和样品台。其原理图及外形结构如图1和图2所示。

图1 1-稳流源；2-换向开关；3-标准电阻；4-探针接线；5-无热电势开关；6-数字电压表；7-被测样品 图2 1-微型计算机部分；2-电气箱部分；3-手动升降机构、探针架、探针头及样品台部分 二技术要求 1 整体方法检定电阻率测试仪的标准样片，表面应没有任何脏物，长期使用应注意定期清洗(按标准样片使用说明中规定的方法清洗)，以保持样片表面的清洁。 表1

四探针测试仪测量薄膜的电阻率题库

四探针测试仪测量薄膜的电阻率 一、 实验目的 1、掌握四探针法测量电阻率和薄层电阻的原理及测量方法； 2、了解影响电阻率测量的各种因素及改进措施。 二、实验仪器 采用SDY-5型双电测四探针测试仪（含：直流数字电压表、恒流源、电源、 DC-DC 电源变换器）。 三、实验原理 电阻率的测量是半导体材料常规参数测量项目之一。测量电阻率的方法很 多，如三探针法、电容---电压法、扩展电阻法等。四探针法则是一种广泛采用的标准方法，在半导体工艺中最为常用。 1、半导体材料体电阻率测量原理 在半无穷大样品上的点电流源， 若样品的电阻率ρ均匀， 引入点电流源的 探针其电流强度为I ，则所产生的电场具有球面的对称性， 即等位面为一系列以点电流为中心的半球面，如图1所示。在以ｒ为半径的半球面上，电流密度ｊ的分布是均匀的： 若E 为ｒ处的电场强度， 则： 由电场强度和电位梯度以及球面对称关系， 则： 取ｒ为无穷远处的电位为零， 则： （1） dr d E ψ -=dr r I Edr d 22πρψ-=-=???∞∞I -=-=)(022r r r r dr Edr d ψπρ ψ r l r πρψ2)(=

图3 四探针法测量原理图 上式就是半无穷大均匀样品上离开点电流源距离为ｒ的点的电位与探针流 过的电流和样品电阻率的关系式，它代表了一个点电流源对距离ｒ处的点的电势 的贡献。 对图2所示的情形，四根探针位于样品中央，电流从探针1流入，从探针4 流出， 则可将1和4探针认为是点电流源，由1式可知，2和3探针的电位为： 2、3探针的电位差为： 此可得出样品的电阻率为： 上式就是利用直流四探针法测量电阻率的普遍公式。 我们只需测出流过1、 4 探针的电流I 以及2、3 探针间的电位差V 23，代入四根探针的间距， 就可以 求出该样品的电阻率ρ。实际测量中， 最常用的是直线型四探针（如图3所示）， 即四根探针的针尖位于同一直线上，并且间距相 等， 设r 12=r 23=r 34=S ，则有：S I V πρ223= 需要指出的是： 这一公式是在半无限大样 品的基础上导出的，实用中必需满足样品厚度及 边缘与探针之间的最近距离大于四倍探针间距， 这样才能使该式具有足够的精确度。 如果被测样品不是半无穷大，而是厚度，横向尺寸一定，进一步的分析表明， 在四探针法中只要对公式引入适当的修正系数B O 即可，此时： (223I V πρ=134132412)1111-+--r r r r )11(224122r r I -=πρψ)11(234 133r r I -=πρψ)1111(234 1324123223r r r r I V +--=-=πρψψS IB V πρ20 23=

四探针法测电阻率实验原理

实验四探针法测电阻率 1.实验目的： 学习用四探针法测量半导体材料的体电阻率和扩散薄层的电阻率及方块电阻。 2.实验内容 ①硅单晶片电阻率的测量：选不同电阻率及不同厚度的大单晶圆片，改变条件（光照与 否），对测量结果进行比较。 ②薄层电阻率的测量：对不同尺寸的单而扩散片和双而扩散片的薄层电阻率进行测量。 改变条件进行测疑（与①相同），对结果进行比较。 1 2 3 4 你 E 恒） 图1四按针法測电磴車煉建图0｝四慄計測倒F且奉装貫Q）半无筲犬祥品上探针帧的分布炭半球等势面k）正方形排列的四探针爲直线枠列的四探针圏形 3.实验原理： 在半导体器件的研制和生产过程中常常要对半导体单晶材料的原始电阻率和经过扩散、外延等工艺处理后的薄层电阻进行测量。测量电阻率的方法很多，有两探针法, 四探针法，单探针扩展电阻法，范徳堡法等，我们这里介绍的是四探针法。因为这种方法简便可行，适于批量生产，所以目前得到了广泛应用。 所谓四探针法，就是用针间距约1亳米的四根金属探针同时压在被测样品的平整表面上如图la所示。利用恒流源给1、4两个探针通以小电流，然后在2、3两个探针上用髙输入阻抗的静电计、电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压，最后根据理论公式计算岀样品的电阻率m 式中，C为四探针的修正系数，单位为厘米，C的大小取决于四探针的排列方法和针距,

探针的位巻和间距确泄以后，探针系数C 就是一个常数：V23为2、3两探针之间的电 压，单位为伏特：I 为通过样品的电流，单位为安培。 半导体材料的体电阻率和薄层电阻率的测量结果往往与式样的形状和尺寸密切相 关，下面我们分两种情况来进行讨论。 (1) 半无限大样品情形 图1给出了四探针法测半无穷大样品电阻率的原理图，图中(a)为四探针测量电阻 率的装置：(b)为半无穷大样品上探针电流的分布及等势而图形；(c)和(d)分别为正方形 排列及直线排列的四探针图形。因为四探针对半导体表而的接触均为点接触，所以，对 图1 (b)所示的半无穷大样品，电流I 是以探针尖为圆心呈径向放射状流入体内的。 因而电流在体内所形成的等位而为图中虚线所示的半球面。于是，样品电阻率为P,半 径为r,间距为dr 的两个半球等位而间的电阻为 dR = -^dr, 它们之间的电位差为dV = IdR = ^dr° 2加「 考虑样品为半无限大，在r-8处的电位为0,所以图1 流经探针4的电流?与流经探针1的电流方向相反，所以流经探针4的电流I 在探针2、 于是流经探针1、 4之间的电流在探针2、 3之间形成的电位差为 由此可得样品的电阻率为 p=^\- -丄-丄+丄『 (1) / 1人2 斤3 r 42 r 43 ) 上式就是四探针法测半无限大样品电阻率的普遍公式。 在采用四探针测量电阻率时通常使用图1(C)的正方形结构(简称方形结构)和 图1 (d)的等间距直线形结构，假设方形四探针和直线四探针的探针间距均为S, 则对于直线四探针有金=知=S,斤厂 =r 42=2S ⑵ 对于方形四探针有金=金=S, 6 = 7 42=^5 2於 厶 (a)中流经探针1的电流I 在 r 点形成的电位为 讣 4歸 流经探针1的电流在2、3两探针间形成的电位差为 3之间引起的电位差为

最新四探针法测电阻率

四探针法测电阻率

实验四探针法测电阻率 1．实验目的： 学习用四探针法测量半导体材料的体电阻率和扩散薄层的电阻率及方块电阻。 2．实验内容 ①硅单晶片电阻率的测量：选不同电阻率及不同厚度的大单晶圆片，改变 条件（光照与否），对测量结果进行比较。 ②薄层电阻率的测量：对不同尺寸的单面扩散片和双面扩散片的薄层电阻 率进行测量。改变条件进行测量（与①相同），对结果进行比较。 3．实验原理：

在半导体器件的研制和生产过程中常常要对半导体单晶材料的原始电阻率和经过扩散、外延等工艺处理后的薄层电阻进行测量。测量电阻率的方法很多，有两探针法，四探针法，单探针扩展电阻法，范德堡法等，我们这里介绍的是四探针法。因为这种方法简便可行，适于批量生产，所以目前得到了广泛应用。 所谓四探针法，就是用针间距约1毫米的四根金属探针同时压在被测样品的平整表面上如图1a 所示。利用恒流源给1、4两个探针通以小电流，然后在2、3两个探针上用高输入阻抗的静电计、电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压，最后根 据理论公式计算出样品的电阻率［１］ I V C 23 =ρ 式中，C 为四探针的修正系数，单位为厘米，C 的大小取决于四探针的排列方法和针距，探针的位置和间距确定以后，探针系数C 就是一个常数；V 23为2、3两探针之间的电压，单位为伏特；I 为通过样品的电流，单位为安培。 半导体材料的体电阻率和薄层电阻率的测量结果往往与式样的形状和尺寸密切相关，下面我们分两种情况来进行讨论。 ⑴ 半无限大样品情形 图1给出了四探针法测半无穷大样品电阻率的原理图，图中(a)为四探针测量电阻率的装置；(b)为半无穷大样品上探针电流的分布及等势面图形；(c)和(d)分别为正方形排列及直线排列的四探针图形。因为四探针对半导体表面的接触均为点接触，所以，对图１（b ）所示的半无穷大样品，电流I 是以探针尖为圆心呈径向放射状流入体内的。因而电流在体内所形成的等位面为图中虚线所示的半球面。于是，样品电阻率为ρ，半径为r ，间距为dr 的两个半球等位面间的电阻为 dr r dR 2 2πρ = ， 它们之间的电位差为 dr r I IdR dV 2 2πρ= =。

实验一：四探针法测半导体电阻率

实验一：四探针法测量半导体电阻率 1、实验目的 （1）熟悉四探针法测量半导体或金属材料电阻率的原理（2）掌握四探针法测量半导体或金属材料电阻率的方法 2、实验仪器 XXXX 型数字式四探针测试仪；XXXX 型便携式四探针测试仪；硅单晶； 3、实验原理 半导体材料是现代高新技术中的重要材料之一，已在微电子器件和光电子器件中得到了广泛应用。半导体材料的电阻率是半导体材料的的一个重要特性，是研究开发与实际生产应用中经常需要测量的物理参数之一，对半导体或金属材料电阻率的测量具有重要的实际意义。 直流四探针法主要用于半导体材料或金属材料等低电阻率的测量。所用的仪器示意图以及与样品的接线图如图1所示。由图1(a)可见，测试过程中四根金 属探针与样品表面接触，外侧1和4两根为通电流探针，内侧 2和3两根是测 电压探针。由恒流源经 1和4两根探针输入小电流使样品内部产生压降，同时 用高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测出其它两根探针（探针2和探 针3）之间的电压V 23。 图1 四探针法电阻率测量原理示意图 若一块电阻率为的均匀半导体样品，其几何尺寸相对探针间距来说可以 看作半无限大。当探针引入的点电流源的电流为I ，由于均匀导体内恒定电场的 等位面为球面，则在半径为 r 处等位面的面积为2 2r ，电流密度为 2 /2j I r （1） 根据电流密度与电导率的关系 j E 可得 2 2 22j I I E r r （2） 距离点电荷r 处的电势为 2I V r （3）

半导体内各点的电势应为四个探针在该点所形成电势的矢量和。通过数学推导，四探针法测量电阻率的公式可表示为 1 232312 24 13 34 11112( ) V V C r r r r I I （4） 式中，1 12 24 13 34 11112( )C r r r r 为探针系数，与探针间距有关，单位为cm 。 若四探针在同一直线上，如图1(a)所示，当其探针间距均为S 时，则被测样 品的电阻率为 1 232311112( )222V V S S S S S I I （5） 此即常见的直流等间距四探针法测电阻率的公式。 有时为了缩小测量区域，以观察不同区域电阻率的变化，即电阻率的不均匀性，四根探针不一定都排成一直线，而可排成正方形或矩形，如图1(b)所示， 此时只需改变电阻率计算公式中的探针系数 C 即可。 四探针法的优点是探针与半导体样品之间不要求制备接触电极，极大地方便了对样品电阻率的测量。四探针法可测量样品沿径向分布的断面电阻率，从而可以观察电阻率的不均匀性。由于这种方法允许快速、方便、无损地测试任意形状样品的电阻率，适合于实际生产中的大批量样品测试。但由于该方法受到探针间距的限制，很难区别间距小于 0.5mm 两点间电阻率的变化。 根据样品在不同电流（I ）下的电压值（V 23），还可以计算出所测样品的电阻率。 4、实验内容 1、预热：打开SB118恒流源和PZ158A 电压表的电源开关（或四探针电阻率测试仪的电源开关），使仪器预热 30分钟。 2、放置待测样品：首先拧动四探针支架上的铜螺柱，松开四探针与小平台的接触，将样品置于小平台上，然后再拧动四探针支架上的铜螺柱，使四探针的所有针尖同样品构成良好的接触即可。 3、联机：将四探针的四个接线端子，分别接入相应的正确的位置，即接线板上最外面的端子，对应于四探针的最外面的两根探针， 应接入SB118恒流 源的电流输出孔上，二接线板上内侧的两个端子，对应于四探针的内侧的两根探针，应接在PZ158A 电压表的输入孔上，如图 1(a)所示。

四探针说明书

SZT-2C 四探针测试仪 使用说明书 一概述 SZT-2C 型数字式四探针测试仪是运用四线法测量原理的多用途综合测量装置，配上专用的四探针测试架，即可以测量片状，块状或柱状半导体材料的径向和轴向电阻率，测量扩散层的薄层电阻（亦称方块电阻）。四探针测试架有电动，手动，手持三种可以选配，另外还配有四个夹子的四线输入插头用来作为测量线状或片状电阻的中，低阻阻值。 仪器由主机，测试架等部份组成，测试结果由液晶显示器显示，同时，液晶显示器还显示测量类型（电阻率，方块电阻和电阻）; 探头修正系数和温度值，用来监测仪器使用时的环境温度。 主机由开关电源，DC/DC变换器，高灵敏度电压测量部份，高稳定度恒流源，和微电脑控制系统组成。由於采用大规模集成电路，所以仪器可靠性高，测量稳定性好。 测试探头采用宝石导向轴套和高硬度钢针，定位准确，游移率小，使用寿命长。 仪器适用於半导体材料厂，半导体器件厂，科研单位，高等院校对半导体材料电阻性能的测试。 本仪器工作条件为： 使用温度：23C 士3C 相对湿度：50%~70% 工作室内应无强磁场干扰，不与高频设备共用电源，二，技术参数 1，测量范围

6 电阻率：10 ??-10 6? -cm 方块电阻10 ??- 10 6?/ □ 电阻10 -? - 10 6 ? 2 ，可测半导体材尺寸 直径：①5-250mm 长（或高）度：< 400mm如配探笔可以测量任意长度） 3，测量方位 轴向，径向均可 4，数字电压表： （1）量程：20mV,200mV,2V （2）误差：±0.1%读数±2字 （3）输入阻抗:>10 ?? （4）最大分辨率:10卩V （5）点阵液晶显示，过载显示。 5，恒流源： （1）电流输出：共分10卩A,100uA,1mA,10mA,100m>六挡可通过按键选择，各挡均为定值不可调节，电阻率探头修正系和 扩散层方块电阻修正系数均由机内CPU运算 后，直接显示修正后的结果。 (2)误差：士0.5%士2字，在使用1卩A恒流电流输 出时为± 0.5%± 5字 6, 四探针测试头; (1) 探针间距: 1mm

KDY—1型四探针电阻率方阻测试仪

KDY—1型四探针电阻率/方阻测试仪 使用说明书 广州市昆德科技有限公司

1、概述 KDY-1型四探针电阻率/方阻测试仪（以下简称电阻率测试仪）是用来测量半导体材料（主要是硅单晶、锗单晶、硅片）电阻率，以及扩散层、外延层、ITO导电薄膜、导电橡胶方块电阻的测量仪器。它主要由电气测量部份（简称：主机）、测试架及四探针头组成。 本仪器的特点是主机配置双数字表，在测量电阻率的同时，另一块数字表（以万分之几的精度）适时监测全程的电流变化，免除了测量电流/测量电阻率的转换，更及时掌控测量电流。主机还提供精度为0.05%的恒流源，使测量电流高度稳定。本机配有恒流源开关，在测量某些薄层材料时，可免除探针尖与被测材料之间接触火花的发生，更好地保护箔膜。仪器配置了本公司的专利产品：“小游移四探针头”，探针游移率在0.1～0.2%。保证了仪器测量电阻率的重复性和准确度。本机如加配HQ-710E数据处理器，测量硅片时可自动进行厚度、直径、探针间距的修正，并计算、打印出硅片电阻率、径向电阻率的最大百分变化、平均百分变化、径向电阻率不均匀度，给测量带来很大方便。 2、测试仪结构及工作原理 测试仪主机由主机板、电源板、前面板、后背板、机箱组成。电压表、电流表、电流调节电位器、恒流源开关及各种选择开关均装在前面板上（见图2）。后背板上只装有电源插座、电源开关、四探针头连接插座、数据处理器连接插座及保险管（见图3）。机箱底座上安装了主机板及电源板，相互间均通过接插件联接。仪器的工作原理如图1所示： 测试仪的基本原理仍然是恒流源给探针头（1、4探针）提供稳定的测量电流I （由DVM1监测），探针头（2、3）探针测取电位差V（由DVM2测量），由下式即可计算出材料的电阻率：

四探针说明书样本

SZT-2C四探针测试仪 使用说明书 一概述 SZT-2C型数字式四探针测试仪是运用四线法测量原理的多用途综合测量装置, 配上专用的四探针测试架, 即能够测量片状, 块状或柱状半导体材料的径向和轴向电阻率, 测量扩散层的薄层电阻( 亦称方块电阻) 。四探针测试架有电动, 手动, 手持三种能够选配, 另外还配有四个夹子的四线输入插头用来作为测量线状或片状电阻的中, 低阻阻值。 仪器由主机, 测试架等部份组成, 测试结果由液晶显示器显示, 同时, 液晶显示器还显示测量类型( 电阻率, 方块电阻和电阻) ;探头修正系数和温度值, 用来监测仪器使用时的环境温度。 主机由开关电源, DC/DC变换器, 高灵敏度电压测量部份, 高稳定度恒流源, 和微电脑控制系统组成。由於采用大规模集成电路, 因此仪器可靠性高, 测量稳定性好。 测试探头采用宝石导向轴套和高硬度钢针, 定位准确, 游移率小, 使用寿命长。 仪器适用於半导体材料厂, 半导体器件厂, 科研单位, 高等院校对半导体材料电阻性能的测试。 本仪器工作条件为: 使用温度: 23℃±3℃ 相对湿度: 50%~70%

工作室内应无强磁场干扰, 不与高频设备共用电源, 二, 技术参数 1，测量范围 电阻率: 10??-106?-cm 方块电阻 10??- 106?/□ 电阻 10-?- 106? 2, 可测半导体材尺寸 直径: Ф5-250mm 长( 或高) 度: ≤400mm( 如配探笔能够测量任意长度) 3，测量方位 轴向, 径向均可 4，数字电压表: （1）量程: 20mV,200mV,2V （2）误差: ±0.1%读数±2字 （3）输入阻抗:>10?? （4）最大分辨率:10μV （5）点阵液晶显示, 过载显示。 5，恒流源: （1）电流输出: 共分10μA,100uA,1mA,10mA,100mA六挡可经过按键选择, 各挡均为定值不可调节, 电阻率 探头修正系和扩散层方块电阻修正系数均由机内

四探针测试仪操作规程

四探针测试仪操作规程 SDY-4 型四探针测试仪是根据单晶硅物理测试方法国家标准并参考美国ASTM标准而设计的，专用于测试半导体材料电阻率及方块电阻（薄层电阻）的专用仪器。 1.接上电源，开启主机，此时“R ”和“I”指示灯亮。预热约5分钟。 □ 2.检查工作条件：工作温度23±2℃，相对湿度为65%，满足以上条件方可进行下面操作。 3.根据硅片的直径厚度以及探针的修正系数，计算出所测硅片和标准样片的电流值。。 4.取下测头保护罩，用酒精棉球擦拭测头及工作平台。 5.根据每个合同所要求电阻率值的范围，按说明书下表选择电流量程。 电阻率（Ω·cm）电流量程（mA） < 0.06 100 0.03~0.6 10 0.3~60 1 >30 0.1 6.用标准样片对测试仪进行校正，在硅片中心处至少检测3点，其平均值和标准样片电阻值进行比较，差值在1.5%之内，即可进行检测。 7.将已喷砂好的硅棒或者表面洁净的硅片放入探针架测试台面中心位置进行测试。 8.探针压在硅棒/片端面上的中心点，十点法要求对上、下端面测量，测量值稳定此时读取显示屏显示的电阻率值，并记录测量值。如果有轴向测试要求，则将硅棒轴向端面进行打磨后测试轴向电阻率。 9.若测量过程中，显示屏出现测量值波动不稳定，超出偏差范围，停止工作，检查室温、硅棒测量面、及显示器是否出现异常。 10.整批测量完成，探针加上护罩，升降架下降到测量台面上方5cm-8cm处。关闭电源开关。 注意事项： 1、每次开机后需先测试标准电阻率样片/块，测试值与标称值偏差不能超过1.5%； 2、硅棒、硅片测试表面温度需控制在22-24度之间，环境温度控制在21-25度之间； 3、测试前需确认四探针重复测试精度，针对样片、块同一点测试3次，重复测试误差不超过1%； 4、被测试表面需与四探针下降方向保持垂直； 5、被测试表面需利用喷砂、打磨、酒精擦拭等方式使表面无异物沾污、表面平整无凹坑、无突起； 6、电阻率测试存在诸多不确定因素，出现偏差大的现象请及时通知相关责任人处理。

四探针法测量材料的电阻率和电导率

实验七：四探针法测量材料的电阻率和电导率 ID: 20110010020 [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。 [实验原理]： 单晶硅体电阻率的测量测试原理：直流四探针法测试原理简介如下： 当1、2、3、4根金属探针排成直线时，并以一定的压力压在半导体材料上，在 1、4两处探针间通过电流I，则 2、3探针间产生电位差V。 式中C为探针系数，由探针几何位置、样品厚度和尺寸决定，通常表示为 式中：F(W S)、F(D/S)、Fsp分别样品厚度修正因子、直径修正因子、探针间距修正系数（四探针头合格证上的F值）。W：片厚，D：片径，S：探针间距。 [实验装置]： 使用RTS-4型四探针测试仪

1、电气部分： 过DC-DC变换器将直流电转换成高频电流，由恒流源电路产生的高频稳定恒定直流电流其量程为0.1mA、1mA、10 mA、100 mA；数值连续可调，输送到1、4探针上，在样品上产生电位差，此直流电压信号由2、3探针输送到电气箱内。再由高灵敏，高输入阻抗的直流放大器中将直流信号放大（放大量程有0.763、7.63、76.3）。放大倍数可自动也可人工选择，放大结果通过A/D转换送入计算机显示出来。RTS-4型四探针测试仪框图如下所示。 2。测试架 探头及压力传动机构、样品台构成，见图3所示，探头采用精密加工，内有弹簧加力装置，测试需要对基片厚度进行测量，以便对探头升降高度进行限制。 图3 测试架结构图 [实验内容]： 一、测试准备：将220V电源插入电源插座，开机后等十分钟在进行测量。 1. 利用标样学习测试参数确定：进入系统，打开主界面。 ①选择参数：选择测试类别（如薄圆片还是棒材电阻率等）； ②输入参数：片厚（mm）；直径；选择电流量程。 ③试测量，记录测试结果。 2. 与标准样品参数比较 按照已知条件标准样品在环境温度23℃时，电阻率为：0.924Ω*cm（中 心点），与测量结果对比，说明产生差别的原因。 二、样品测量：将待测样品放在探针下部，按上面选择测量参量，输入被测样品的厚度、直径、电流量程，点击测试测量键，开始测量，记录测试结果。 注：测量过程中不要移动探针和样品。同一样品重复测量3次，将三次测量得的电阻率值取平均，即为样品的平均电阻率值。将结果记录在表格。

四探针法测量电阻率

实验二 四探针法测量电阻率 一、引言 电阻率是反映半导体材料导电性能的重要参数之一.虽然测量电阻率的方法很多,但由于四探针法设备简单、操作方便、精确度高、测量范围广，而且对样品形状无严格要求，不仅能测量大块材料的电阻率，也能测量异形层、扩散层、离子注入层及外延层的电阻率，因此在科学研究及实际生产中得到广泛利用。 本实验是用四探针法测量硅单晶材料的电阻率及pn 结扩散层的方块电阻。通过实验，掌握四探针法测量电阻率的基本原理和方法以及对具有各种几何形状样品的修正，并了解影响测量结果的各种因素。 二、原理 1、 四探针法测量单晶材料的电阻率 最常用的四探针法是将四根金属探针的针尖排在同一直线上的直线型四探针法，如图2.1所示。当四根探针同时压在一块相对于探针间距可视为半无穷大的半导体平坦表面上时，如果探针接触处的材料是均匀的，并可忽略电流在探针处的少子注入，则当电流I 由探针流入样品时，可视为点电流源，在半无穷大的均匀样品中所产生的电力线具有球面对称性，即等势面为一系列以点电流源为中心的半球面。样品中距离点电源r 处的电流密度j，电场ε和电位V 分别为 )3........(..........2)2.........(2)1.......(. (22) 2 r I V r I j r I j πρ πρσεπ==== 其中，σ和ρ分别是样品的电导率和电阻率。若电流由探针流出样品，则有 )4........(..........2r I V πρ =

因此，当电流由探针1流入样品，自探针4流出样品时，根据电位叠加原理，在探针2处的电位为 )5.....(. (12123) 212S S I S I V +?-?= πρπρ 在探针3处的电位为 )6.....(. (12123) 213S I S S I V ?-+?= πρπρ 式中的S 1是探针1和2之间的距离，S2是探针2和3之间的距离，S3是探针3和4之间的距离。所以探针2、3之间的电位为 )7......(S 1S S 1S S 1S 1(2I V V V 3 213213223++-+-?πρ= -= 由此可求出样品的电阻率为 )8.....(..........)S 1 S S 1S S 1S 1(I V 213 2132123-++-+-π =ρ 当S1＝S2＝S3＝S 时，（8）式简化为 )9.....(. (223) I V S πρ= （9）式就是利用直线型四探针测量电阻率的公式。可见只要测出流过1、4探针的电流I ，2、3探针间的电势差V23以及探针间距S ，就可以求出样品的电阻率。 以上公式是在半无限大样品的基础上导出的。实际上只要样品的厚度及边缘与探针之间的最近距离大于4倍探针间距S 时，（9）式就具有足够的精确度。若这些条件不能满足时，由探针流入样品的电流就会被样品的边界表面反射（非导电边界）或吸收（导电边界），结果会使2、3探针处的电位升高或降低。因此，在这种情况下测得的电阻率值会高于或低于样品电阻率的真实值，故对测量结果需要进行一定的修正。修正后的计算公式为 )10.....(. (1) 20 23B I V S ?=πρ 式中B0为修正因子，其数值见附录一。 此外，在测量的过程中，还需要注意以下问题： （1）为了增加测量表面的载流子复合速度，避免少子注入对测量结果的影响，待测样品的表面需经粗磨或喷砂处理，特别是高电阻率的样品要注意这一点;

四探针说明书

SX1934B 型数字式四探针测试仪 执行标准 Q/320500 GQB 1030-2006 使用说明书 本企业已通过ISO9001:2000质量体系认证 苏州市百神科技有限公司 苏 州 电 讯 仪 器 厂 注意：敬请用户在操作使用SX1934B 型数字式四探针 测试仪之前，必须详细阅读使用说明书！并妥善保存。

欢迎使用SX1934 B型数字式四探针测试仪！ 由衷地感谢您加入本公司的用户队伍！ 一、概述 SX1934B型数字式四探针测试仪是运用四探针测量原理的多用途综合测量装置，它可以测量片状、块状半导体材料的径向和轴向电阻率，测量扩散层的薄层电阻（亦称方块电阻）。换上特制的四探针测试夹具，还可以对金属导体的低、中值电阻进行测量。 仪器由主机、测试探头（可选配测试台）等部分组成，测试结果由数字表头直接显示。主机主要由数控恒流源，高分辨率ADC、嵌入式单片机系统组成，自动转换量程。测试探头采用宝石导向轴套和高耐磨碳化钨探针制成，故定位准确、游移率小、寿命长。 仪器具有测量精度高、灵敏度高、稳定性好、智能化程度高、测量简便、结构紧凑、使用方便等特点。 仪器适用于半导体材料厂、半导体器件厂、科研单位、高等院校对半导体材料的电阻性能的测试。特别适用于要求快速测量中低电阻率的场合。 本仪器工作条件为： 温度： 23℃±2℃ 相对湿度： 60%～70% 工作室内应无强电磁场干扰，不与高频设备共用电源。 二、技术参数 1. 测量范围 电阻率： 10-2～102Ω-cm 方块电阻： 10-1～103Ω/□ 电阻： 10-3～9999 Ω 2. 可测半导体材料尺寸 直径：Φ15～100mm 长（或高）度：≤400mm 3. 测量方位 轴向、径向均可 4. 数字电压表：