|
本文將探討四探針測試技術(shù)測量薄層電阻中遇到的共性問題，主要包括測試探針、測試設備的校準及其環(huán)境對測量的影響和測量有限尺寸樣品時的邊緣修正問題。[dt_gap height="8" /]
1.測試探針
直線四探針的測準條件分析均適用于整個四探針測試技 術(shù)。探針是四探針測試技術(shù)中的關(guān)鍵元件，它的設計主要在于保持精確的間距（對于直線四探針和方形四探針都是一樣的），承受適當?shù)呢撦d，并將接觸電阻減到最 小。通常許多具有高楊氏模量的金屬是十分適用的�？蓱锰蓟�，它的硬度高，但同時它的接觸電阻也很高，還可選用鎢針，可通過電解成型容易得到細的針尖。
另 外，為了使表面損傷減至最小，可以做成液態(tài)金屬探針，已經(jīng)應用在金屬尖上保持一水銀柱和水銀球。也可使用液態(tài)鎵，但測量溫度要稍高于室溫，因鎵的熔點是 29.8℃。應注意測試探針和半導體相互發(fā)生化學反應的可能性不僅限于高溫范圍。留在半導體表面的偶然污垢，會引起表面腐蝕；高溫度和高電壓同時存在時， 會使探針材料電解遷移至半導體表面。
為 了使測試探針在保持較細的針尖下有一定的剛性，從前已經(jīng)設計出了許多導向和加載裝置。通常它們或者用彈簧加載， 或在杠桿一端具有衡重。測試探針的負荷量取決于被測量的材料和測試探針尖端的直徑。尖端半徑為5um時，鍺將需要25~100g重，硅需要100 ~200g重。一般導向支撐盡可能接近測試探針尖端。設計中考慮每一測試探針單獨移動并可調(diào)整是非常必要的，本文的儀器就將測試探針做成了三向可調(diào)的測試 探針，但也有將某些測試探針是成對固定裝配的（多為直線四探針）。當需要高溫操作時，導向裝置和支架可用陶瓷制成。[dt_gap height="8" /]
2.測試設備的校準及環(huán)境對測量的影響
2.1測試設備的校準
設備的校準很重要，可采用兩種方法。一是保存被測量材料的樣品，定期檢測它的數(shù)值，但應注意要在同一溫度下進行，使用固定的夾具，樣品要具有均勻性，或始終在同一點上進行測量。二是使用一個已知數(shù)值的電阻器。這個電阻器連續(xù)在探針之間，或代替測試探針，以檢測電壓表和安培表的校準電路。
電阻率的測量隨幾何形狀而變，對邊界條件十分敏感。由于這種敏感，計算出了許多校正因子。
2.2環(huán)境對測量的影響
表面光照可引入虛假的光電壓，從而影響測試的結(jié)果，因此應該盡量避免。由于半導體有相當大的電阻率溫度系數(shù)，又沒有對環(huán)境變化進行補償，或者在芯片測試時 無意中加熱了試樣， 就可能導致百分之幾的誤差。在低阻材料中，后者最易發(fā)生， 因為要得到較大的被測電壓，需要用較大的電流。美國國家標準NBS推薦，應把測試樣品放在裝有溫度計的大銅塊上進行測試。對10Ω•cm和電阻率更高的試 樣，5℃的溫差會產(chǎn)生4%的電阻率讀數(shù)的差異。[dt_gap height="5" /]
為避免熱電效應，不產(chǎn)生溫差電壓，盡量使用較小的測試電流以使此效應減小。
為了測量的快速，并且測量中不抬起測試探針，還可以使用滾珠探針（像圓珠筆那樣），就可以連續(xù)地讀出電阻率的數(shù)值。
|
