半導(dǎo)體電阻率的多種測(cè)量方法應(yīng)用與注意事項(xiàng)

　　半導(dǎo)體電阻率的多種測(cè)量方法應(yīng)用與注意事項(xiàng)依據(jù)摻雜水平的不同，半導(dǎo)體材料可能有很高的電阻率。有幾種因素可能會(huì)使測(cè)量這些材料電阻率的工作復(fù)雜化，其中包括與材料實(shí)現(xiàn)良好接觸的問(wèn)題。已經(jīng)設(shè)計(jì)出專(zhuān)門(mén)的探頭來(lái)測(cè)量半導(dǎo)體晶圓片和半導(dǎo)體棒的電阻率。這些探頭通常使用硬金屬，如鎢來(lái)制作，并將其磨成一個(gè)探針。在這種情況下接觸電阻非常高，所以應(yīng)當(dāng)使用四點(diǎn)同線(xiàn)（collinear）探針或者四線(xiàn)隔離探針。其中兩個(gè)探針提供恒定的電流，而另外兩個(gè)探針測(cè)量一部分樣品上的電壓降。利用被測(cè)電阻的幾何尺寸因素，就可以計(jì)算出電阻率。 看起來(lái)這種測(cè)量可能是直截了當(dāng)?shù)?，但還是有一些問(wèn)題需要加以注意。對(duì)探針和測(cè)量引線(xiàn)進(jìn)行良好的屏蔽是非常重要的，其理由有三點(diǎn)： 1 電路涉及高阻抗，所以容易受到靜電干擾。 2 半導(dǎo)體材料上的接觸點(diǎn)能夠產(chǎn)生二極管效應(yīng)，從而對(duì)吸收的信號(hào)進(jìn)行整流，并將其作為直流偏置顯示出來(lái)。 3 材料通常對(duì)光敏感。 四探針技術(shù) 四點(diǎn)同線(xiàn)探針電阻率測(cè)量技術(shù)用四個(gè)等距離的探針和未知電阻的材料接觸。此探針陣列放在材料的中央。圖4-25是這種技術(shù)的圖示。

　　已知的電流流過(guò)兩個(gè)外部的探針，而用兩個(gè)內(nèi)部的探針測(cè)量電壓。電阻率計(jì)算如下： 其中：V = 測(cè)量出的電壓（伏特） I = 所加的電流（安培） t = 晶圓片的厚度（厘米） k = 由探頭與晶圓片直徑之比和晶圓片厚度與探頭分開(kāi)距離之比決定的修正因數(shù)。

　　如圖4-26所示，更實(shí)際的電路還包括每個(gè)探針的接觸電阻和分布電阻（r1到r4）、電流源和電壓表從其LO端到大地的有限的電阻（RC和RV）和電壓表的輸入電阻（RIN）。依據(jù)材料的不同，接觸電阻（r）可能會(huì)比被測(cè)電阻（R2）高300倍或更高。這就要求電流源具有比通常期望數(shù)值高得多的鉗位電壓，而電壓表則必須具有高得多的輸入電阻。

　　電流源不是與大地完全隔離的，所以當(dāng)樣品的電阻增加時(shí)，就更需要使用差分式靜電計(jì)。存在問(wèn)題的原因是樣品可能具有非常高的電阻（108Ω或更高），此數(shù)值和靜電計(jì)電壓表的絕緣電阻（輸入LO端到殼地，RV）具有相同的數(shù)量級(jí)。如圖4-26所示，這樣就會(huì)有交流電流從電流源的LO端，經(jīng)過(guò)樣品，流到電壓表的LO端，再流回地。當(dāng)電壓表測(cè)量探頭2和探頭3之間的電壓降時(shí)，該交流電流在r3上產(chǎn)生的電壓降就會(huì)引起錯(cuò)誤的結(jié)果。