將四根排成一條直線的探針以一定的壓力垂直地壓在被測(cè)樣品表面上,在 1、4 探針間通以電流 I(mA),2、3 探針間就產(chǎn)生一定的電壓 V(mV)(如圖1)。測(cè)量此電壓并根據(jù)測(cè)量方式和樣品的尺寸不同,可分別按以下公式計(jì)算樣品的電阻率、方塊電阻、電阻:
①. 薄圓片(厚度≤4mm)電阻率:
F(D/S)╳ F(W/S)╳ W ╳ Fsp Ω·cm …(1)
其中:D—樣品直徑,單位:cm或mm,注意與探針間距S單位一致;
S—平均探針間距,單位:cm或mm,注意與樣品直徑D單位一致(四探針頭合格證上的S值);
W—樣品厚度,單位:cm,在F(W/S)中注意與S單位一致;
Fsp—探針間距修正系數(shù)(四探針頭合格證上的F值);
F(D/S)—樣品直徑修正因子。當(dāng)D→∞時(shí),F(xiàn)(D/S)=4.532,有限直徑下的F(D/S)由附表B查出:
F(W/S)—樣品厚度修正因子。W/S<0.4時(shí),F(xiàn)(W/S)=1;W/S>0.4時(shí),F(xiàn)(W/S)值由附表C查出;
I—1、4探針流過(guò)的電流值,選值可參考表5.2(第6頁(yè)表5.2);
V—2、3探針間取出的電壓值,單位mV;
②. 薄層方塊電阻R□:
R□=F(D/S)╳F(W/S)╳ Fsp Ω/□ …(2)
其中:D—樣品直徑,單位:cm或mm,注意與探針間距S單位一致;
S—平均探針間距,單位:cm或mm,注意與樣品直徑D單位一致(四探針頭合格證上的S值);
W—樣品厚度,單位:cm,在F(W/S)中注意與S單位一致;
Fsp—探針間距修正系數(shù)(四探針頭合格證上的F值);
F(D/S)—樣品直徑修正因子。當(dāng)D→∞時(shí),F(xiàn)(D/S)=4.532,有限直徑下的F(D/S)由附表B查出:
F(W/S)—樣品厚度修正因子。W/S<0.4時(shí),F(xiàn)(W/S)=1;W/S>0.4時(shí),F(xiàn)(W/S)值由附表C查出;
I—1、4探針流過(guò)的電流值,選值可參考表5.1(第6頁(yè)表5.1);
V—2、3探針間取出的電壓值,單位mV;
①雙面擴(kuò)散層方塊電阻R□
可按無(wú)窮大直徑處理,此時(shí)F(D/S)=4.532,由于擴(kuò)散層厚度W遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于探針間距,故F(W/S)=1,此時(shí)
R□=4.532Fsp
②單面擴(kuò)散層、離子注入層、反型外延層方塊電阻
此時(shí)F(D/S)值應(yīng)根據(jù)D/S值從附表C中查出。另外由于擴(kuò)散層、注入層厚度W遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于探針間距,故F(W/S)=1,此時(shí)有
R□=F(D/S)Fsp
③. 棒材或厚度大于 4mm 的厚片電阻率ρ:
當(dāng)探頭的任一探針到樣品邊緣的近距離不小于 4S 時(shí),測(cè)量區(qū)的電阻率為:
Ω·cm …(3)
其中:C=2πS為探針系數(shù),單位:cm (四探針頭合格證上的C值);
S 的取值來(lái)源于:1/S=(1/S1 +1/S3 –1/(S1+S3) –1/(S2+S3)),S1為(1-2)針、S2為(2-3)針、
S3 為(3-4)針的間距,單位:cm;
I—1、4探針流過(guò)的電流值,單位mA,選值可參考表5.2(第6頁(yè)表5.2);
V—2、3探針間取出的電壓值,單位mV;
④. 電阻的測(cè)量:
應(yīng)用恒流測(cè)試法,電流由樣品兩端流入同時(shí)測(cè)量樣品兩端壓降。樣品的電阻為:
Ω …(3)
其中:I—樣品兩端流過(guò)的電流值,單位mA,選值可參考表5.2(第6頁(yè)表5.2);
V—樣品兩端取出的電壓值,單位mV;