KDY-1说明书11.01.10.doc

KDY-1型四探针电阻率/方阻测试仪 使用说明书 1、概述 KDY-1型四探针电阻率/方阻测试仪（以下简称电阻率测试仪）是用来测量半导体材料（主要是硅单晶、锗单晶、硅片）电阻率，以及扩散层、外延层、ITO导电薄膜、导电橡胶方块电阻的测量仪器。它主要由电气测量部份（简称：主机）、测试架及四探针头组成。 本仪器的特点是主机配置双数字表，在测量电阻率的同时，另一块数字表（以万分之几的精度）适时监测全程的电流变化，免除了测量电流/测量电阻率的转换，更及时掌控测量电流。主机还提供精度为0.05%的恒流源，使测量电流高度稳定。本机配有恒流源开关，在测量某些薄层材料时，可免除探针尖与被测材料之间接触火花的发生，更好地保护箔膜。仪器配置了本公司的专利产品：“小游移四探针头”，探针游移率在0.1～0.2%。保证了仪器测量电阻率的重复性和准确度。本机如加配HQ-710E数据处理器或KDY测量系统，测量硅片时可自动进行厚度、直径、探针间距的修正，并计算、打印出硅片电阻率、径向电阻率的最大百分变化、平均百分变化、径向电阻率不均匀度，给测量带来很大方便。 2、测试仪结构及工作原理 测试仪主机由主机板、电源板、前面板、后背板、机箱组成。电压表、电流表、电流调节电位器、恒流源开关及各种选择开关均装在前面板上（见图2）。后背板上只装有电源插座、电源开关、四探针头连接插座、数据处理器连接插座及保险管（见图3）。机箱底座上安装了主机板及电源板，相互间均通过接插件联接。仪器的工作原理如图1所示： 测试仪的基本原理仍然是恒流源给探针头（1、4探针）提供稳定的测量电流I（由DVM1监测），探针头（2、3）探针测取电位差V（由DVM2测量），由下式即可计算出材料的电阻率： 厚度小于4倍探针间距的样片均可按下式计算 式中：V——DVM2电压的读数，mV。 I——DVM1电流的读数，mA。 W——被测样片的厚度值以cm为单位。 F（W/S）——厚度修正系数，数值可查附录2。 F（S/D）——直径修正系数，数值可查附录3。 Fsp——探针间距修正系数。 Ft——温度修正系数，数值可查附录1。 由于本机中已有小数点处理环节，因此使用时无需再考虑电流、电压的单位问题。如果用户配置了HQ-710E数据处理器只要置入厚度W、FSP、测量电流I等有关参数，一切计算、记录均由它代劳了。如果没有数据处理器（HQ-710E），用户同样可以依据上式用普通计算器算出准确的样片电阻率。 对厚度大于4倍探针间距的样片或晶锭，电阻率可按下式计算： ρ=2πSV/I （2） 这是大家熟悉的样品厚度和任一探针离样品边界的距离均大于4倍探针间距（近似半无穹大的边界条件），无需进行厚度、直径修正的经典公式。此时如用间距S=1mm的探头，电流I( DVM1)选择0.628；用S=1.59mm的探头，电流I( DVM1)选择0.999，即可从本仪器的电压表V（DVM2）上直接读出电阻率。 为了 描 述 扩 散 薄 层 的 导 电 性 能 ,引入方块 电 阻 的 概 念 。 我们如果在长为S,宽为T,厚度为W的薄层上测电阻： R□ = ρ/W R=ρS/TW =(ρ/W) S/T=R□ S/T 若使S=T ,即在薄层的一个正方形面积上测电阻: R = R□ S/T = R□ 从上式可以看出，当S=T时，R= R□ ， R□表示一个正方形薄层的电阻，它与正方形边长无关，这是取名方块电阻的缘由。 用KDY-1测量方块电阻时，计算公式为： R□ = ρ/W = V/I F(S/D) F(W/S)FSP Ft 由于扩散层很薄, 当厚度W趋近于0时,F(W/S) 趋近1，查附录2. R□ = V/I F(S/D) FSP Ft 由于方块电阻与正方形边长无关,当直径D趋近于无穷大时,F(S/D) 趋近4.532，查附录3. R□ = V/I F(S/D) FSP Ft= V/I×4.532× FSP Ft 当I=4.532时, R□ = V FSP Ft 所以取I=4.532时,从KDY-1右边的电压表(DVM2)上即可直接读出扩散薄层的方块电阻R□ 。 备注： 在测量方块电阻时 ρ/ R 键要选择在R档 ，仅在电流0.01 mA档时电压表最后一位数溢出（其他档位可以正常读数），故读