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1、微电子技术试验指导书半导体电阻率测试试验项目（验证性试验；试验学时 2h ）1、 试验说明半导体材料用于器件生产时往往必需按要求掺杂，对掺杂的浓度、匀称性有严格的要求，它的掺杂性能对加工成的成品质量关系重大，必需严格限制与检测。掺杂后的的半导体电阻率变更是反映其掺杂状况的一个重要指标，所以在半导体生产工艺或在开发探讨中必需驾驭其测试方法。一般测试中多采纳四探针法，结合相应的算法，进行半导体体电阻率的测量。本试验学习利用专用仪器测试半导体电阻率的方法，同时通过测试和实际视察加深对半导体电阻率特性理解。试验完成之后要写出试验分析报告。2试验目的1）. 学习驾驭测试半导体电阻率特性参数的方法。2).
2、 加深对半导体电阻率特性参数理解，驾驭对该参数的观查分析方法。 3.试验原理将四根排成肯定布局的探针以肯定的压力垂直地压在被测样品表面上，在 1、4 探针间通以电流 I(mA)，2、3 探针间就产生肯定的电压 V(mV)(如图1)。测量此电压并依据测量方式和样品的尺寸不同，可分别按以下公式计算样品的电阻率、方块电阻、电阻：图.直线四探针法测试原理图V1234 . 薄圆片(厚度4mm)电阻率： F（D/S） F（W/S） W Fsp cm (1)其中：D样品直径，单位：cm或mm，留意与探针间距S单位一样；S平均探针间距，单位：cm或mm，留意与样品直径D单位一样(四探针头合格证上的S值)；W样
3、品厚度，单位：cm，在F(W/S)中留意与S单位一样；Fsp探针间距修正系数(四探针头合格证上的F值)；F(D/S)样品直径修正因子。当D时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B查出：F(W/S)样品厚度修正因子。W/S0.4时，F(W/S)值由附表C查出；I1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V2、3探针间取出的电压值，单位mV；. 薄层方块电阻： F（D/S）F（W/S） Fsp / (2)其中：D样品直径，单位：cm或mm，留意与探针间距S单位一样；S平均探针间距，单位：cm或mm，留意与样品直径D单位一样(四探针头合格证上的S值)；W样品
4、厚度，单位：cm，在F(W/S)中留意与S单位一样；Fsp探针间距修正系数(四探针头合格证上的F值)；F(D/S)样品直径修正因子。当D时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B查出：F(W/S)样品厚度修正因子。W/S0.4时，F(W/S)值由附表C查出；I1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.1(第6页表5.1)；V2、3探针间取出的电压值，单位mV；双面扩散层方块电阻可按无穷大直径处理，此时F(D/S)=4.532，由于扩散层厚度W远远小于探针间距，故F(W/S)=1，此时=4.532Fsp单面扩散层、离子注入层、反型外延层方块电阻此时F(D/S)值应依据D/S值从
5、附表C中查出。另外由于扩散层、注入层厚度W远远小于探针间距，故F(W/S)=1，此时有 F（D/S）Fsp. 棒材或厚度大于 4mm 的厚片电阻率：当探头的任一探针到样品边缘的最近距离不小于 4S 时，测量区的电阻率为： cm (3)其中：C2S为探针系数，单位：cm (四探针头合格证上的C值)；S 的取值来源于:1/S=（1/S1 +1/S3 1/(S1+S3) 1/(S2+S3)），S1为(1-2)针、S2为(2-3)针、S3 为(3-4)针的间距，单位：cm；I1、4探针流过的电流值，单位mA,选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V2、3探针间取出的电压值，单位mV；. 电阻的测量：应
6、用恒流测试法，电流由样品两端流入同时测量样品两端压降。样品的电阻为： (3)其中：I样品两端流过的电流值，单位mA,选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V样品两端取出的电压值，单位mV；仪器电气原理如下图所示220V电源滤波(一)滤波稳压(二)恒流电流选档换向限制样品测试A/D转换显示并行通讯接口计算机显示器打印机 RTS-8型数字式四探针测试仪是运用四探针测量原理的多用途综合测量设备。该仪器依据单晶硅物理测试方法国家标准并参考美国 A.S.T.M 标准而设计的，专用于测试半导体材料电阻率及方块电阻(薄层电阻)的专用仪器。仪器由主机、探针测试台、四探针探头、计算机等部分组成，测量数据既可由四
7、探针测试仪主机干脆显示，亦可与计算机相连接通过四探针软件测试系统限制四探针测试仪进行测量并采集测试数据，把采集到的数据在计算机中加以分析，然后把测试数据以表格，图形直观地记录、显示出来。用户可对采集到的数据在电脑中保存或者打印以备日后参考和查看，还可以把采集到的数据输出到Excel中，让用户对数据进行各种数据分析。4. 试验内容、要求4.1 试验条件：仪器：RTS-8型数字式四探针测试仪；试样：给定的测试样片；4.2 测试内容1)、利用仪器通过估测选定最佳测试电流档；2)、依据选定的电流档对样片选择多个不重合的区域进行测试并做好记录。3）、在硅片上随意选择四个不同的点，对每个点分别按表（）规定
8、的电流值测电阻值并记录。4.3、试验测试项目及其数据记录表表1 方块电阻范围估测记录表通过估测确定方块电阻范围值预选电流量程预料电阻值(/)估算电阻范围值100mA（求平均值得出电阻范围值）10mA1mA100uA10uA表2 最佳测试电流量程选择表：依据预料的方块电阻选择测试电流量程方块电阻范围举荐电流量程选择电流量程200001uA表3 按选定电流量程对不同测试点的电阻测试记录选择不同测试区测试方块电阻测试区号电阻实测值(/)采纳的电流量程表4 同一点采纳不同电流量程时电阻测试记录：选择不同电流量程时电阻率测量表选择电流量程实测电阻率(cm)备注100mA10mA1mA100uA10uA1
9、uA4.4 要求： 1)、测试参数（电阻率、电阻），记录在设计好的表格中，留待分析。2）测试过程要细心调整仪器，避开出现突变性异样数据。3）依据试验数据撰写试验报告5预习要求1). 理解试验目的与原理。通过附件学习仪器运用说明书。2). 试验打算：l 设计打算好试验测试方案、记录表格。l 结合试验内容复习相关理论学问。l 试验前提交预习报告，未事先做好以上试验打算的不能参与试验。6报告要求1) . 简洁阐明试验目的和要求。2) . 报告中整理、计算、分析出试验结果。3）. 分析说明试验现象、数据和结果。4）. 结合理论学问，对比分析数据，给出自己的分析结论。5). 回答规定的思索题。7思索题1
10、) 同一硅片测试的电阻率与所加测试电流有无关系？ 2) 假如同一硅片不同区域测试的电阻率不同，作何说明？附：本试验用硅片与测试点示意图：图1.试验用硅片俯视图其中黑色小圆点为待测试点（共17个点）。 每个点用不同的电流方向各测试一次两次测量结果取平均值得该点电阻率。 17个点的电阻率取平均值得到硅片的电阻率。微电子技术试验指导书霍尔效应观测设计性试验项目（验证性试验；试验学时 2h ）1、 试验目的：l 观测实际霍尔器件在特定磁场作用下产生霍尔电压的状况，深化理解半导体霍尔效应；l 驾驭半导体霍尔效应测试方法及其对特性的理解、分析方法；2、试验原理说明：2.1、试验基本方法是观测一个实际的线性
11、霍尔器件在特定磁场作用下产生霍尔电压的状况。2.2、通过理论学习已知，半导体材料在磁场作用下可以产生霍尔电压效应，该电压随磁场强弱变更而变更，因而可用于检测磁场（磁场的有无、强弱、变更周期）等用途。但是霍尔电压比较弱小，在磁场比较弱小，或者是距磁场源比较远时，不易视察到。因此本试验用一个包含线性放大电路的霍尔器件进行，由于内部放大器可将霍尔效应感应输出的电压放大，因此在磁场比较弱的条件下也能便利的视察到该电压特性。 2.3、试验条件：l 试验中磁场为一周期性交变磁场；l 以变更磁场源距离霍尔器件远近的方法来模拟变更磁场强弱；l 试验用霍尔器件型号统一为SS495A；（其输出特性备注1）；2.4
12、、试验电路应检测的参数和性能判别标准：n 测量磁场源与霍尔器件间的距离L（单位cm）；n 检测不同L时输出的霍尔电压Vo（Vpp,示波器观测值）；n 测绘磁场源激励电压与检测到的霍尔电压的波形与周期，分析是否一样；3、试验要求：l 驾驭特性测试仪器的应用；驾驭霍尔效应器件特性的测试方法。l 测试霍尔效应对应于磁场强度的响应电压幅度，对应于特定交变磁场的响应波形与线性度，测试对象的频响特性。l 对参数进行完整记录。l 通过测试数据分析霍尔效应电压相对于磁场的响应特性，达到实际的了解和驾驭特性。 l 试验者必需完成规定的试验内容，做好记录，课后完成试验报告；4、试验步骤：1）、试验前预习本试验项目，了解霍尔器件原理；2)、以 “SS495A” 器件为对象，利用给定电路及其条件进行实测；3)、按比例尽量精确绘制记录测试器件的特性曲线；4)、应完成的测试内容和填写的测试记录表a）霍尔感应电压测试表（表一） 距离 霍尔电压磁场特性0mm5mm10mm15mm20mm25mm30mm正弦三角锯齿注：1、磁场频率：50Hz（测试过程中保持波形不明显失真）；2、变更磁场螺杆与霍尔感应元件的的距离从而变更磁场强度b)、测试所用的霍尔传感器频响 频率 霍尔电压
