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半导体常见的几种测试

2023-12-19


电子器件的许多重要参数与电阻率及其分布的均匀性有密切的关系,例如二极管的反向饱和电流,晶 体管的饱和压降和放大倍数 β 等,都直接与硅单晶的电阻率有关。因此器件的电阻率测试已经成为芯片加 工中的重要工序,对其均匀性的控制和准确的测量直接关系将来能否制造出性能更优功率器件。

一、半导体材料的表面电阻率

电子器件的许多重要参数与电阻率及其分布的均匀性有密切的关系,例如二极管的反向饱和电流,晶 体管的饱和压降和放大倍数 β 等,都直接与硅单晶的电阻率有关。因此器件的电阻率测试已经成为芯片加 工中的重要工序,对其均匀性的控制和准确的测量直接关系将来能否制造出性能更优功率器件。

不同于使用万用表测量常规导体电阻,半导体硅单晶电阻率以及微电子领域的其他金属薄膜电阻率的 测量属于微区薄层电阻测试,需要利用微小信号供电以及高精密的量测设备,包括测试接线方式上,也需 要利用四线制的接法来提升测量结果的准确性,行业内称为四探针测试法。

1.什么是四探针测试法?

四探针技术可测试对象主要有:晶圆片和薄层电阻,例如硅衬底片、研磨片、外延片,离子注入片、 退火硅片、金属膜和涂层等。利用探针分析可检测整个芯片表面薄层电阻均匀性,进而判断离子注入片和 注入工艺中存在的问题。

四探针法按测量形状可分为直线四探针法和方形四探针法。

1)直线四探针法

直线四探针测试法的原理是用针距为 1mm 的四根探针同时压在样品的平整表面上,利用恒流源给外 面的两个探针通以微小电流,然后在中间两个探针上用高精密数字万用表测量电压,最后根据理论公式计 算出样品的电阻率,电阻率计算公式:,S 代表探针间距。 直线四探针法能测出超过其探针间距三倍以上大小区域的不均匀性。

测试设备:不同探针间距探针台+IT2806 高精密源表+上位机软件 PV2800 IT2806

高精密源表(简称 SMU):集六种设备功能于一体(恒流源、恒压源、脉冲发生器、6.5 位 DVM、 电池模拟器,电子负载)。在电阻率的测试中,可将 IT2806 高精密源表切换至恒流源模式,在输出电流同 时量测中间两探针之间的微小压降,并搭配免费的 PV2800 上位机软件,自动得出电阻率的测量结果。

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电子器件的许多重要参数与电阻率及其分布的均匀性有密切的关系,例如二极管的反向饱和电流,晶 体管的饱和压降和放大倍数 β 等,都直接与硅单晶的电阻率有关。因此器件的电阻率测试已经成为芯片加 工中的重要工序,对其均匀性的控制和准确的测量直接关系将来能否制造出性能更优功率器件。

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