8_擴展電阻法測硅片微區(qū)電阻率變化

1、理學(xué)院應(yīng)用物理系專業(yè)實驗指導(dǎo)書58實驗八實驗八擴展電阻法測硅片微區(qū)電阻率變化擴展電阻法測硅片微區(qū)電阻率變化擴展電阻探針法用于定量測量某些半導(dǎo)體材料的局部點導(dǎo)率，空間分辨率高測量取樣體積為1010cm3左右，測量重復(fù)精度優(yōu)于1%。將硅片磨角后用擴展電阻法可以測量分辨深度方向30nm以內(nèi)電阻率的變化。因此，擴展電阻探針是硅材料及器件生產(chǎn)工藝質(zhì)量測試手段，也可以用于砷化鎵、化銦等其他半導(dǎo)體材料的電阻率分布測試。一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?、了解

2、擴展電阻探針法的物理模型及測試原理；2、學(xué)會用擴展電阻探針法測量硅單晶片微區(qū)電阻率的不均勻性；3、掌握硅片小磨拋技術(shù)；測量離子注入、擴散和外延片中電阻率在深度方向的分布。二、實驗原理二、實驗原理擴展電阻，又叫集中電阻，它的基本現(xiàn)象是從點接觸二極管中發(fā)現(xiàn)的。金屬探針與均勻半導(dǎo)體形成壓力接觸（探針形狀及尺寸如圖8.1所示）且半導(dǎo)體的線度相對于探針和半導(dǎo)體的接觸半徑r0而言可視為窮大，若有電流從探針流入半導(dǎo)體，則電流在接觸點集中，而在半導(dǎo)體中

3、沿?方向呈輻射狀，如圖8.2所示。此時探針止半導(dǎo)體底端的電阻可由微分電阻累加而得。Rs=△R△R2???△R?=????Ri（8.1）式中每個小電阻是距離接觸中心為ri處的半球面的微分電阻，即△Ri=ri221???r（8.2）直徑0.5mm圖8.1探針形狀及尺寸圖8.2輻射狀電流示意圖理學(xué)院應(yīng)用物理系專業(yè)實驗指導(dǎo)書60RRRbSs00??（8.7）式中，Rb0是接觸電阻，無法從理論上計算。因此由于實際接觸不是理想的平面歐姆接觸，需對（

4、8.7）式用實驗的校正因子K進行校正，既??KRRSs0??4K（8.8）式中K值和無法求出的?值都是?~RS關(guān)系的比例系數(shù)，K還是樣品電阻率的函數(shù)，所以一般通過實驗來確定?~RS校正曲線。有了校正曲線，只要測擴展電阻值，就可以從校正曲線上查處對應(yīng)的電阻率。確定校正曲線的方法如下：（1）先選電阻率處于測量范圍的單晶片作標(biāo)準(zhǔn)樣品。在每個樣品上進行20次以上的擴展電阻測量，檢驗其電阻率的均勻性。標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10%則認為該標(biāo)準(zhǔn)樣品可用。標(biāo)準(zhǔn)樣

5、品應(yīng)與被測有相同的表面狀態(tài)、導(dǎo)電類型和晶向。（2）用四探針準(zhǔn)確測量標(biāo)定個標(biāo)準(zhǔn)樣品的電阻率。（3）四探針測量區(qū)域內(nèi)，至少作20次擴展電阻測量，計算擴展電阻的平均值。（4）在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上畫出?~RS定標(biāo)曲線。擴展電阻探針在測量外延、擴散和離子注入等分層結(jié)構(gòu)的樣品時，由于被測樣品為厚度小于10?的薄層（如薄外延，器件工藝中的隱埋、硼、磷擴散，離子注入層等）樣品就不能被視為半無邊大。此時，（8.8）式應(yīng)改寫為CFRs??41?（8.9）式中，