如何使用 IT2800 源表測(cè)量半導(dǎo)體材料表面電阻率
電子器件的許多重要參數(shù)與電阻率及其分布的均勻性有密切的關(guān)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(shù) β 等,都直接與硅單晶的電阻率有關(guān)。因此器件的電阻率測(cè)試已經(jīng)成為芯片加 工中的重要工序,對(duì)其均勻性的控制和準(zhǔn)確的測(cè)量直接關(guān)系將來(lái)能否制造出性能更優(yōu)功率器件。
不同于使用萬(wàn)用表測(cè)量常規(guī)導(dǎo)體電阻,半導(dǎo)體硅單晶電阻率以及微電子領(lǐng)域的其他金屬薄膜電阻率的 測(cè)量屬于微區(qū)薄層電阻測(cè)試,需要利用微小信號(hào)供電以及高精密的量測(cè)設(shè)備,包括測(cè)試接線方式上,也需 要利用四線制的接法來(lái)提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,行業(yè)內(nèi)稱為四探針測(cè)試法。
什么是四探針測(cè)試法?
四探針技術(shù)可測(cè)試對(duì)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?lè)治隹蓹z測(cè)整個(gè)芯片表面薄層電阻均勻性,進(jìn)而判斷離子注入片和 注入工藝中存在的問(wèn)題。
四探針?lè)ò礈y(cè)量形狀可分為直線四探針?lè)ê头叫嗡奶结樂(lè)ā?/span>
1)直線四探針?lè)?/strong>
直線四探針測(cè)試法的原理是用針距為 1mm 的四根探針同時(shí)壓在樣品的平整表面上,利用恒流源給外面的兩個(gè)探針通以微小電流,然后在中間兩個(gè)探針上用高精密數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量電壓,最后根據(jù)理論公式計(jì)算出樣品的電阻率,電阻率計(jì)算公式: ,S 代表探針間距。
直線四探針?lè)軠y(cè)出超過(guò)其探針間距三倍以上大小區(qū)域的不均勻性。
測(cè)試設(shè)備:不同探針間距探針臺(tái)+IT2806 高精密源表+上位機(jī)軟件 PV2800
IT2806 高精密源表(簡(jiǎn)稱 SMU):集六種設(shè)備功能于一體(恒流源、恒壓源、脈沖發(fā)生器、6.5 位 DVM、 電池模擬器,電子負(fù)載)。在電阻率的測(cè)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(shí)量測(cè)中間兩探針之間的微小壓降,并搭配免費(fèi)的 PV2800 上位機(jī)軟件,自動(dòng)得出電阻率的測(cè)量結(jié)果。
利用 IT2800 系列高精密源表測(cè)量電阻率的優(yōu)勢(shì):
測(cè)試便捷:ITECH IT2800 系列高精密源/測(cè)量單元標(biāo)配免費(fèi)的上位機(jī) PV2800 軟件,并可選配不同直 線探針間距的探針臺(tái),利用軟件內(nèi)置的公式,即可直接得出電阻率的測(cè)試結(jié)果。
測(cè)試精度高:高達(dá) 100nV/10fA 分辨率,電流量測(cè)精度最高可達(dá) 0.1%+50pA,電壓量測(cè)精度最高可 達(dá) 0.015%+300uV;提供正向/反向電流連續(xù)變化測(cè)試,提高測(cè)試精度。
2)方形四探針?lè)ǎㄈ绶兜卤しǎ?/strong>
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(cè)試。相比較直線型四探 針?lè)?,?duì)樣品形狀沒有要求。測(cè)試中,四個(gè)探針接觸點(diǎn)必須位于樣品的邊緣位置,測(cè)試接線方式也是在其 中兩個(gè)探針點(diǎn)提供恒定電流,另外兩個(gè)點(diǎn)量測(cè)電壓。圍繞樣品進(jìn)行 8 次測(cè)量,對(duì)這些讀數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)組合來(lái) 決定樣品的平均電阻率。詳細(xì)測(cè)試方法可參見 ASTM 標(biāo)準(zhǔn) F76。
總結(jié):利用 IT2800 系列高精密源/測(cè)量單元可以精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體薄層電阻的電阻率測(cè)試,為半導(dǎo)體制 造工藝的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。IT2800 SMU 因其高精度測(cè)量和豐富的探針臺(tái)治具優(yōu)勢(shì),為行業(yè)提供專業(yè)的 測(cè)試解決方案。