Principio del método de cuatro sondas para eliminar la resistencia de contacto
Se utiliza para explicar este libro.
Guangzhou Kunde Technology Co., Ltd.
1. Descripción general
Probador de resistividad/resistencia cuadrada de cuatro sondas KDY-1 (en lo sucesivo, resistividad) tester ) se utiliza para medir la resistividad de materiales semiconductores (principalmente monocristal de silicio, monocristal de germanio, oblea de silicio), así como la resistencia de capas de difusión, capas epitaxiales, películas conductoras de ITO y cuadrados de caucho conductor. Consiste principalmente en una parte de medición eléctrica (denominada host), un banco de pruebas y cuatro sondas.
La característica de este instrumento es que la unidad principal está equipada con medidores digitales duales. Mientras mide la resistividad, otro medidor digital (con una precisión de unas diez milésimas) monitorea los cambios de corriente en tiempo real durante todo el proceso, eliminando la conversión entre la corriente medida y la resistividad medida, y controlando la corriente medida de manera oportuna. manera. El host también proporciona una fuente de corriente constante con una precisión del 0,05 %, lo que hace que la corriente medida sea muy estable. Esta máquina está equipada con un interruptor de fuente de corriente constante, que puede evitar chispas de contacto entre la punta de la sonda y el material que se está midiendo al medir algunos materiales delgados y proteger mejor la lámina. El instrumento está equipado con el producto patentado de nuestra empresa: "Cuatro pequeñas sondas errantes" con una tasa de oscilación de la sonda de 0,1 ~ 0,2%. Esto garantiza la repetibilidad y precisión de la medición de resistividad del instrumento. Si esta máquina está equipada con un procesador de datos HQ-710E, puede corregir automáticamente el espesor, el diámetro y el espaciado de las sondas al medir la oblea de silicio, calcular e imprimir el cambio porcentual máximo, el cambio porcentual promedio y la desigualdad de resistividad radial de la oblea de silicio. Aporta una gran comodidad a la medición.
2. La estructura y principio de funcionamiento del probador
El host del probador consta de una placa base, una placa de alimentación, un panel frontal, un panel trasero y un chasis. En el panel frontal están instalados un voltímetro, un amperímetro, un potenciómetro de ajuste de corriente, un interruptor de fuente de corriente constante y varios interruptores de selección (consulte la Figura 2). En el panel posterior solo se instalan una toma de corriente, un interruptor de encendido, una toma de conexión de cuatro sondas, una toma de conexión del procesador de datos y un tubo de seguridad (ver Figura 3). La placa base y la placa de alimentación están montadas en el chasis y están conectadas entre sí mediante conectores. El principio de funcionamiento del instrumento se muestra en la Figura 1:
El principio básico del probador sigue siendo que la fuente de corriente constante proporciona una corriente de medición estable I a la sonda (monitoreada por la sonda DVM 1, 4 ), y la sonda (2, 3 ) mide la diferencia de potencial V (medida por DVM2). La resistividad del material se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Las muestras con un espesor inferior a 4 veces la separación entre sondas se pueden calcular mediante la siguiente fórmula.
En la fórmula: v——la lectura de dv m2, mV.
Leyendo dvm1, mA.
W——Valor del espesor de la muestra a medir, en centímetros (cm).
F(W/S)——Coeficiente de corrección de espesor, su valor se muestra en el Apéndice 2.
F(S/D)——Coeficiente de corrección de diámetro, su valor se muestra en el Apéndice 3.
Coeficiente de corrección del espaciado de sondas FSP.
Ft——Coeficiente de corrección de temperatura, su valor se muestra en el Apéndice 1.
Debido a que el enlace de procesamiento del punto decimal ya está en esta máquina, no es necesario considerar las unidades de corriente y voltaje al usarlo. Si el usuario está equipado con un procesador de datos HQ-710E, solo necesita ingresar parámetros relevantes como el espesor w, FSP y la corriente de medición I, y todos los cálculos y registros se completarán con este. Si no hay un procesador de datos (HQ-710E), el usuario también puede usar una calculadora común para calcular la resistividad de la muestra exacta de acuerdo con la fórmula anterior.
Para muestras o lingotes con un espesor superior a 4 veces el espaciado entre sondas, la resistividad se puede calcular de la siguiente manera:
ρ=2πSV/I (2)
Esta es una fórmula clásica bien conocida, en la que el espesor de la muestra y la distancia desde cualquier sonda al límite de la muestra son mayores que 4 veces el espaciado de la sonda (la condición límite es aproximadamente semi-domoless), y hay No es necesario corregir directamente el espesor. En este momento, si se utiliza una sonda con un espaciado de S=1 mm, la corriente I es 0,628; con una sonda de S=1,59 mm, la corriente I es 0,999. La resistividad se puede leer directamente desde el voltímetro (DVM2). de este instrumento.
Cuando se utiliza KDY-1 para medir la resistencia laminar de películas conductoras, capas heteroepitaxiales de silicio, capas de difusión y películas conductoras, la fórmula de cálculo del volumen es:
FSP
Debido a que la capa conductora es muy delgada, F(W/S)=1, solo necesita elegir el FSP actual I=F(D/S) y F(D/S)=4.532.
Al medir, ajuste la corriente a 04532 y seleccione ρ/R cuando la luz R esté encendida.
La resistencia laminar R de la capa delgada de difusión se puede leer directamente desde el voltímetro (DVM2) en el lado derecho de KDY-1.
Nota: Al medir la resistencia del bloque, se debe seleccionar ρ/R en R. Solo cuando la corriente es 0,01 mA, el último dígito del voltímetro se desborda (otros engranajes se pueden leer normalmente), por lo que necesita prestar atención a la lectura. Si la corriente es 0,01, el voltímetro debería indicar 001230.
3. Cómo utilizar
(1) Introducción al panel principal y al panel posterior
Todas las partes de control del instrumento, excepto el interruptor de encendido, están instaladas en El panel posterior. Todas las pantallas y controles relacionados con la medición de corriente se concentran en el lado izquierdo del panel. El amperímetro (DMV1) muestra el valor actual de cada marcha y el valor de selección actual (con botón) se utiliza para seleccionar el flujo de potencia. Después de conectarse a una fuente de alimentación de ~220 V, el instrumento selecciona automáticamente la marcha común de 1,0 mA, que está por encima de 1,0 en este momento. Encienda la fuente de corriente constante, la luz indicadora superior se encenderá y el amperímetro mostrará el valor actual. Ajuste la perilla de ajuste grueso para que los primeros tres dígitos alcancen el valor objetivo y luego ajuste la perilla de ajuste fino para lograr el valor objetivo. Los dos últimos dígitos alcanzan el valor objetivo. De esta forma se completa el ajuste actual. En este momento, puedes concentrarte en el lado derecho. Todos los componentes de control relacionados con la medición de voltaje se concentran en el lado derecho del panel, y el voltímetro (DMV2) muestra los valores de medición de voltaje directo e inverso para cada marcha (ρ/R manual/automático). La tecla ρ/R debe seleccionarse correctamente, de lo contrario el valor medido diferirá 10 veces de manera similar, la marcha manual/automática debe seleccionarse correctamente, de lo contrario el instrumento no funcionará;
La toma de cable se instala principalmente en el panel posterior y está claramente marcada en el dibujo. Preste atención a las marcas de alineación entre el enchufe y el enchufe durante la instalación. Debido a que es fácil de filtrar en la parte posterior y no es fácil de encontrar si está suelto, la instalación debe estar completamente insertada y firmemente insertada.
(2) Antes de usar el instrumento, conecte el cable de alimentación, el cable del marco de prueba y el cable de conexión entre la computadora host y el procesador de datos (si se usa un procesador, preste atención a si la sonda). El cabezal está conectado a la prueba en el estante. Después de insertar el enchufe del cable de alimentación en el tomacorriente de ~220 V, encienda el interruptor de encendido en el panel posterior. En este momento, se iluminarán el medidor digital y el LED en el panel frontal. Presione la sonda en el monocristal bajo prueba y encienda el interruptor de fuente de corriente constante. El medidor de la izquierda muestra la corriente medida que fluye hacia el monocristal desde las sondas 1 y 4, y el medidor de la derecha muestra la resistividad (cuando se mide un lingote de monocristal) o la diferencia de potencial entre las sondas 2 y 3. La corriente se ajusta girando las dos perillas del potenciómetro en el lado inferior izquierdo del panel frontal. Otras mediciones hacia adelante y hacia atrás, la selección de ρ/R y las mediciones automáticas/manuales se controlan mediante el interruptor de botón de bloqueo automático en el panel frontal.
(3) La corriente de medición del instrumento se divide en cinco niveles: 0,01 mA (10 μA), 0,1 mA (100 μA), 1 mA, 10 mA. El método de lectura es el siguiente.
Cuando el rango de 0,01 mA muestra 5 dígitos: 10000 significa que la corriente es 0,01 mA (10 μA).
Para otro ejemplo, en el archivo de 0,01 mA, muestra: 06282, lo que significa que la corriente es 6,28 μ A.
Cuando el rango de 0,1 mA muestra 5 dígitos: 10000 significa que la corriente es 0,1 mA (100 μA).
Para otro ejemplo, en el archivo de 0,1 mA, muestra: 04532, lo que significa que la corriente es 45,32 μ A.
Cuando se muestran cinco dígitos en el archivo de 1 mA: 10000 significa que la corriente es de 1 mA.
Para otro ejemplo, el archivo 1mA muestra: 06282 significa que la corriente es 0.6282mA
También se muestra en el nivel 10000: 10000 significa que la corriente es 100 mA.
Pantalla: 04532 significa que la corriente es 4.532mA.
Visualización de archivos de 100 mA: 10000 significa que la corriente es de 100 mA.
Pantalla: 06282 significa que la corriente es 62,82 mA.
La marcha actual se selecciona de forma circular y escalonada. Hay un botón de selección actual en el tablero. Cada vez que lo presione para ingresar una marcha, el instrumento se configurará automáticamente en la marcha de 1,0 mA de uso común después de encenderlo. Si sigue presionando el botón "Selección de corriente", la marcha actual cambiará continuamente en el siguiente orden.
1.0ma→10mA→100ma→0.01mA→0.1mA→1.0ma→10mA→……
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(4) Lectura del voltímetro: Para leer directamente la resistividad con un voltímetro, cambiamos artificialmente el desplazamiento del punto decimal del voltímetro.
Si necesita leer el valor del voltaje directamente, tenga en cuenta que este voltímetro es un voltímetro digital de 199,99 mV y el punto decimal se fija al leer el valor del voltaje.
Por ejemplo, un voltímetro muestra el valor de tensión leído.
1.9999 199.99 milivoltios
19.999 199.99 milivoltios
199.99
1999.9 199.99 milivoltios
19999 199.99 milivoltios
Según la norma nacional GB/T1552-1995, los valores actuales requeridos para muestras de silicio con diferentes resistividades son los que se muestran en la siguiente tabla:
Resistividad, ω. cm de corriente, mA Valor de corriente recomendado para mediciones de disco.
& lt0.03 ≤100 100
0.03 ~ 0.30 & lt100 25
0.3~3 ≤10 2.5
3~30 ≤1 0.25
30~300 ≤0.1 0.025
300~3000 ≤0.01 0.0025
Según el método estándar ASTM F374-84, requerido para medir la resistencia de la lámina El valor actual se muestra en la siguiente tabla:
Resistencia de la lámina ω corriente, mA
2,0~25 10
20~250 1
200 ~2500 0.1
2000~25000 0.01
(5) El interruptor de fuente de corriente constante solo se usa cuando se encuentra que hay un voltaje entre la sonda y el material. que se está midiendo, lo que afecta los datos de medición (o las propiedades del material). Para usarlo, primero presione la sonda sobre el material a medir y luego encienda el interruptor de la fuente de corriente constante para evitar un incendio instantáneo al contacto. Para mejorar la eficiencia del trabajo, si la sonda está en contacto con el material que se está midiendo con voltaje y no tiene ningún efecto en la medición, el interruptor de fuente de corriente constante se puede mantener encendido.
(6) Los interruptores de medición de avance y retroceso solo pueden funcionar en modo manual y son controlados por el procesador de datos en modo automático. Por lo tanto, cuando el interruptor manual de avance y retroceso no funciona, primero verifique si el interruptor manual/automático está en modo manual. Por el contrario, cuando se utiliza un procesador de datos para medir la resistividad de un material, el instrumento debe estar en estado automático, de lo contrario el procesador de datos se negará a funcionar.
(7) Cuando se utilice un procesador de datos para el cálculo y registro automático, se deberán seguir estrictamente las instrucciones de uso, prestando especial atención al número de dígitos de los datos de entrada. Para utilizar el procesador de datos, lea atentamente las instrucciones de funcionamiento del sistema de medición KDY.
4. La tecnología del host puede contar
(1) Rango de medición:
Resistividad medible: 0,0001 ~ 19000ω? Centímetro
Resistencia cuadrada medible: 0,001 ~ 190000ω? □
(2) Fuente de corriente constante:
Corriente de salida: CC 0,001 ~ 100 mA, cinco niveles continuamente ajustables.
Rango: 0,001 ~ 0,01 mA
0,01 ~ 0,10 mA
0,10 ~ 1,0 mA
1,0 ~ 10 mA
10 ~ 100 mA
Precisión de corriente constante: todos los engranajes están por debajo del 0,05%.
(3) Voltímetro digital CC:
Rango de medición: 0～0～199,99 milivoltios
Sensibilidad: 10μV V
Error básico : (0,004% lectura + 0,01% escala completa)
Impedancia de entrada: ≥1000mω
(4) Fuente de alimentación:
CA 220v 10% 50/ 60hz potencia: 12W.
(5)Entorno de uso:
Temperatura: 23 ± 2 ℃ Humedad relativa: ≤65 %
Sin interferencias fuertes de campo eléctrico, filtrado de aislamiento de energía, sin Fuerte interferencia de campo eléctrico. Luz directa.
(6) Peso y volumen:
Peso del host: 7,5 kg
Volumen: 365×380×160 (unidad: mm largo×ancho×alto)
Apéndice 1.1
Tabla de coeficientes de corrección de temperatura ρT = FT *ρ23
Resistividad nominal
Ω.cm
Temperatura pies
c 0.005 0.01 0.1.1.5 10
10
0.9768 0.9969 0.9550 0.9097 0.9010 0.9010
12 0.9803 0.9970 0.9617 0.9232 0,9157 0,9140
14 0,9838 0,9972 0,9680 0,9370 0,9302 0,9290
16 0,9873 0,9975 0,9747 0,9502 0,9450 0 ,9440
18 0. 9908 0,9984 0,9815 0,9635 0,9600 0,9596
20 0,9943 0,9986 0,9890 0,9785 0,9760 0,9758
22 0,9982 0,9999 0,9962 0,9927 0,9920 0,9920
23 1,0000 1,0000 1,0 00 1,0000 1,0000 1,0000
24 1,0016 1,0003 1,0037 1.0075 1.0080 1.0080
26 1.0045 1.0009 1.0107 1.0222 1.0240 1.0248
28 1.0086 1.0016 1.0187 1.0365 1.0410
30 1,0121 1,0028 1,0252 1,0524 1,0570 1,0606
Nota: ①Los datos de la tabla de coeficientes de corrección de temperatura provienen del Instituto de Metrología de China.
Apéndice 1.2
Tabla de coeficientes de corrección de temperatura (continuación 1) ρT = FT *ρ23
Resistividad nominal
Ω.cm
Temperatura pies
C 25
(17,5—49,9) 75
(50,0—127,49) 180
( 127,5—214,9) 250/500/1000
( ≥ 215 )
10 0,9020 0,9012 0,9006 0,8921
12 0,9138 0,9138 0,9140 0,9087
14 0,9275 0,9275 0,9278 0,9253
16 0,9422 0,9425 0,9428 0,9419
18 0,9582 0,9580 0,9582 0,9585
20 0,9748 0. 0,9750 0,9751
22 0,9915 0,9920 0,9922 0,9919
23 1,0000 1,0000 1,0000 1,0000
24 1,0078 1,0080 1,0082 1,0083
26 1,0248 1,02 1,0252 1,0249
28 1.0440 1.0428 1.0414 1.0415
30 1.0600 1.0610 1.0612 1.0581
Apéndice 2.
El coeficiente de corrección de espesor f (w/s) es una función de la relación entre el espesor de la viruta W y el espaciado de la sonda s
Western Fa West French West French West Fa West Fa
0,40 0,9993
0,41 0,9992
0,42 0,9990
0,43 0,9989
0,44 0,9987
0,45 0,9986
0,46 0,9984
0,47 0,9981
0,48 0,9978
0,49 0,9976
0,50 0,9975
0,51 0,9971
0,52 0,9967
0,53 0,9962
0,54 0,9958
0,55 0,9953
0,56 0,9947
0,57 0,9941
0,58 0,9934
0,59 0,9927 0,60 0,9920
0,61 0,9912
0,62 0,9903
0,63 0,9894
0,64 0,9885
0,65 0,9875
0,66 0,9865
0,67 0,9853
0,68 0,9842
0,69 0,9830
0,70 0,9818
0,71 0,9804
0,72 0,9791
0,73 0,9777
0,74 0,9762
0,75 0,9747
0,76 0,9731
0,77 0,9715
0,78 0,9699
0,79 0,9681 0,80 0,9664
0,81 0,9645
0,82 0,9627
0,83 0,9608
0,84 0,9588
0,85 0,9566
0,86 0,9547
0,87 0,9526
0,88 0,9505
0,89 0,9483
0,90 0,9460
0,91 0,9438
0,92 0,9414
0,93 0,9391
0,94 0,9367
0,95 0,9343
0,96 0,9318
0,97 0,9293
0,98 0,9263
0,99 0,9242 1,0 0,921
1,2 0,864
1,4 0,803
1,6 0,742
1,8 0,685
2,0 0,634
2,2 0,587
2,4 0,546
2,6 0,510
2,8 0,477
3,0 0,448
3,2 0,422
3,4 0,399
3,6 0,378
3,8 0,359
4,0 0,342
Nota: ①Los datos de la tabla de coeficientes de corrección de espesor provienen de la norma nacional GB/T1552-1995.
Medición de resistividad de monocristales de silicio y germanio mediante el método de cuatro sondas en línea
Apéndice 3.
El coeficiente de corrección F2 es función de la relación entre la distancia entre sondas s y el diámetro de la oblea d
Francia - Francia - Francia - Francia
0 4,532
0,005 4,531
0,010 4,528
0,015 4,524
0,020 4,517
0,025 4,508
0,030 4,497 0,035 4,485
0,040 4,470
0,045 4,454
0,050 4,436
0,055 4,417
0,060 4,395
0,065 4,372 0,070 4,348
0,075 4,322
0,080 4,294
0,085 4,265
0,090 4,235
0,095 4,204
0,100 4,171
Nota: ①Los datos de la tabla de coeficientes de corrección de espesor provienen de la norma nacional GB/T1552-1995.
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