四探针技术测量薄层电阻的原理及应用new

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1、万方数据誓k四蛙燧—飞四探针技术测量薄层电阻的原王刘新福，孙以材，刘东升(河北工业大学微电子技术研究所，天津30013(摘要：对四探针技术测试薄层电阻的原理进行了综述，重点分析了常规l法和斜置式方形Rymaszewski法的测试原理，并应用斜置式Rymaszewski法哿利用该仪器对样品进行了微区(300um×300um)薄层电阻测量，做出了j提高晶锭的质量提供了重要参考。关键词：四探针技术：薄层电阻；测试技术中图分类号：TN304．07文献标识码：A文章编号：1003—3：Theprincipleandapplicationoftestingshe

2、lwithfour·pointprobetechnique5LIUXin—fu，SUNYi-cai，LIUDong-shengtlnst“HteojMicroelectronicTechnotogynndMnterinls，HebeiUntversilTf口nJin300l30，C^fnn)Abstract：Theprinciplesoffourpointprobetechniquesforteslsummarized．ItmainlyanalysesdtraditionalwayoffourpointprobeinaslderPauwmethoda

3、ndRymaszewski’sinclinedwayoffour．pointsquareequipmentisdeVelopedsuccessfullywiththethirdway．ThemicroarearesistanceOfspecimenistestedbytheequipment．Andanequal—Value—lirdrawn．ItwillgiVereferenceinformationforimproVingthequalityofma“Keywords：four—pointpfobestechnique；sheetresistan

4、ce：testi】．．的判断，这在研制初1引言体测量技术中已得受许多器件的重要参数和薄层电阻有关，在半导着微电子技术的加速体工艺飞速发展的今天，微区的薄层电阻均匀性和为半导体生产工艺中电特性受到了人们的广泛关注。随着集成电路研究之一⋯。本文在分析的快速发展，新品种不断开发出来，并对开发周的基础上，重点讨论期、产品性能(包括lC的规模、速度、功能复用，研制出一种新型杂性、管脚数等)的要求也越来越高。因此不仅了测试。还需要可靠的测试手段，对器件性能做出准确无误。一蝴、，1一。四探针测试技才北省自然科学基金项目(602076)；天津市自然科学基金项。方蹦环

5、引I厶。／J，p峭研目(013602011)置四探针法。方形匹万方数据点，可以测试样品的不均匀性，微区及微样品薄层电阻的测量多采用此方法。四探针法按发明人又分为Perloff法【3】、Rvmaszewski法、范德堡法【4】、改进的范德堡法【5】等。值得提出的是每种方法都对被测样品的厚度和大小有一定的要求，当不满足条件时，必须考虑边缘效应和厚度效应的修正问题【e—s】双电测量法【9】采用让电流先后通过不同的探针对，测量相应的另外两针间的电压，进行组合，按相关公式求出电阻值；该方法在四根探针排列成一条直线的条件下，测量结果与探针间距无关。双电测量法与常

6、规直线四探针法主要区别在于后者是单次测量，而前者对同一被测对象采用两次测量，而且每种组合模式测量时流过电流的探针和’狈《量电压的探针是不一样的。双电测量法主要包括Perloff法(如图1)和Rvmaszewski法(如图2)。Rvmaszewski法适用于无穷大薄层样品，此时不受_K，'r●I1●'r1r1234圈11234Perloff法图2Rymaszewski法样品探针距离和游移的影响，测量得到的薄层电阻为耻啬(半胎]㈩式中，为测试电流；y，，K分别为两次测得的电压值；，(y，／y，)为范德堡函数。文献【7】指出只要样品的厚度小于3mm，其他几

7、何尺寸无论是多少，无论测量样品什么位置，都用JUZ斗2004同一个公式计算测量结果。除厚度修正因子外，不存在其他任何修正因子的问题，也不受探针机械性能的影响，所以测量结果的准确度比常规测量法要高一些，尤其是边缘位置的测量，双电测方法的优越性就显得更加突出。然而，文献【10]用有限元的方法证明了Rvmaszewski法当样品或测试区域为有限尺寸的矩形时需要做边缘效应修正，只有当四探针在样品宽度的中央区，且矩形的长度能容纳下四根探针时不需边缘效应修正。由矩形四探针测量法衍生出改进的Rymaszewski直线四探针法即方形Rymaszewski四探针法，这

8、是薄层电阻测量的又一方法，也是本文介绍的新型测试仪研制的重要依据。范德堡法要求样品厚度均匀，成片状，无孤立孔