[發明專利]一種高阻硅的電阻率測試方法

無效

• 申請號: 201010520562.0
• 申請日: 2010-10-27
• 公開（公告）號: CN102012461A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 黎亞文;楊旭
• 申請（專利權）人: 峨嵋半導體材料研究所
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術領域

本發明涉及一種電阻率測試方法，尤其是一種高阻硅的電阻率測試方法。

背景技術

硅電阻率是硅單晶的重要參數之一，它反映了補償后的雜質濃度與半導體中的載流子濃度的關系；并與半導體器件有密切的關系，同時又根據器件的種類，制作工藝與技術要求對制造器件的硅單晶電阻率提出了一定的要求。可見電阻率測試的精確度將直接影響到元器件的性能。

目前測試硅材料電阻率的分布情況采用四探針法和二探針法。該電阻率測試系統主要由：高靈敏度的數字電壓表和高穩定高精度的恒流源、測試臺、探頭(特別地，為直排四探針法)等組成。直排四探針法用針距約為1mm的四探針同時壓在樣品的平整表面上，利用恒流源給外面的兩根探針(探針1和4)通以電流，然后在中間兩根探針上用電位計或其他高輸入阻抗的電壓表測量電壓降，再根據公式計算出電阻率：

ρ=C·V₂₃/I

其中C為四探針的探針系數，C的大小取決于四探針的排列方式和針距，探針的排列方式、間距確定以后，探針系數C就是一個常數，與樣品和其他測試條件無關。V₂₃是探針2和探針3之間的電壓，I是通過探針1和探針4流過樣品的電流。在硅電阻率的測試中，通常通過調節恒流源的電流值，使得該電流值等于探針系數C，此時ρ=?V₂₃。換句話說，硅電阻率值等于由數字電壓表測出的探針2和探針3之間的電壓值。

然而，在采用上述系統來測試硅電阻率，只能使得電阻率值的測量在1～10000Ω·cm的范圍穩定有效。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠精確并且穩定地測量電阻率大于10000Ω·cm的硅晶體的測試方法。

本發明采用的技術方案如下：該高阻硅的電阻率測試方法，其特征在于，包含以下步驟：

(1)?將數控恒流源與直排四探針中的探針1和探針4相連接，測試設備與直排四探針中的探針2和探針3相連接；

(2)?將數控恒流源開機預熱30分鐘；

(3)?處理待測硅晶體的表面：噴砂去除待測硅晶體表面的玷污和表面氧化層，再用酒精將待測硅晶體擦凈；

(4)?在無光照的環境中，將室溫調節至21～25℃，相對濕度調節至≤65%，并且將經處理的待測硅晶體放置于測試臺上；

(5)?調整直排四探針的高度使其與待測硅晶體相壓合，此時數控恒流源通過探針1和探針4輸出測試電流，其中測試電流的數值與直排四探針的探針系數相等；

(6)?向測試設備中輸入待測硅晶體的類型、厚度、室溫以及相對濕度，測試設備開始測試；

(7)?待測試完成后，測試設備將所有測試點的數據以電子表格的形式輸出。另外，室溫和相對濕度的最佳范圍是：室溫在21～25℃之間并且相對濕度≤65%。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

1.本測試方法引進了高精密電阻率測試系統，該電阻率測試儀包含精密數控恒流源、測試設備和直排四探針等，其中由數控恒流源代替了先前普通的恒流源，由測試設備代替了先前的數字電壓表，當探針與待測硅晶體壓合時，數控恒流源根據壓力砝碼自動輸出相應的測試電流，而不需要手動調節，測試完成后，測試設備可以將所有測試點的數據以電子表格的形式自動輸出，而不用手動記錄，適用于大批量生產中；

2.本測試方法還在待測硅晶體的表面處理過程中，增加了酒精擦除的工序，使得直排四探針與待測硅晶體能夠更好地耦合；

3.本測試方法在高精密電阻率測試系統的工作范圍中，通過多次實驗選定了相應的測試環境參數(無光照條件下室溫在21～25℃之間，相對濕度調節至≤65%)，以使在該電阻率測試系統中各裝置的性能得到很好發揮的同時，由其測試出的電阻率值的穩定性也相對較高；

4.隨著待測硅晶體電阻率增加，與四探針法相比，本測試方法測量得出的電阻率值更精確，數據更為穩定并且重復性更好，適用于電阻率>10000Ω·cm的高阻硅測量。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是直排四探針法中的各裝置的連接關系示意圖；

圖2是本測試方法中各裝置的連接關系示意圖；

圖3是本測試方法的流程圖；

圖4是四探針法與本測試方法中測試數據的對比表格。

圖中標記：1為探針1，2為探針2，3為探針3，以及4為探針4。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。