KDY—1型四探針電阻率方阻測(cè)試儀使用說明書

1、KDY1型四探針電阻率/方阻測(cè)試儀 使 用 說 明 書北京中慧天誠(chéng)科技有限公司1、概述KDY-1型四探針電阻率/方阻測(cè)試儀（以下簡(jiǎn)稱電阻率測(cè)試儀）是用來測(cè)量半導(dǎo)體材料（主要是硅單晶、鍺單晶、硅片）電阻率，以及擴(kuò)散層、外延層、ITO導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電橡膠方塊電阻的測(cè)量?jī)x器。它主要由電氣測(cè)量部份（簡(jiǎn)稱：主機(jī)）、測(cè)試架及四探針頭組成。本儀器的特點(diǎn)是主機(jī)配置雙數(shù)字表，在測(cè)量電阻率的同時(shí)，另一塊數(shù)字表（以萬分之幾的精度）適時(shí)監(jiān)測(cè)全程的電流變化，免除了測(cè)量電流/測(cè)量電阻率的轉(zhuǎn)換，更及時(shí)掌控測(cè)量電流。主機(jī)還提供精度為0.05%的恒流源，使測(cè)量電流高度穩(wěn)定。本機(jī)配有恒流源開關(guān)，在測(cè)量某些薄層材料時(shí)，可免除探針尖與

2、被測(cè)材料之間接觸火花的發(fā)生，更好地保護(hù)箔膜。儀器配置了本公司的專利產(chǎn)品：“小游移四探針頭”，探針游移率在0.10.2%。保證了儀器測(cè)量電阻率的重復(fù)性和準(zhǔn)確度。本機(jī)如加配HQ-710E數(shù)據(jù)處理器，測(cè)量硅片時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行厚度、直徑、探針間距的修正，并計(jì)算、打印出硅片電阻率、徑向電阻率的最大百分變化、平均百分變化、徑向電阻率不均勻度，給測(cè)量帶來很大方便。2、測(cè)試儀結(jié)構(gòu)及工作原理測(cè)試儀主機(jī)由主機(jī)板、電源板、前面板、后背板、機(jī)箱組成。電壓表、電流表、電流調(diào)節(jié)電位器、恒流源開關(guān)及各種選擇開關(guān)均裝在前面板上（見圖2）。后背板上只裝有電源插座、電源開關(guān)、四探針頭連接插座、數(shù)據(jù)處理器連接插座及保險(xiǎn)管（見圖3）。機(jī)

3、箱底座上安裝了主機(jī)板及電源板，相互間均通過接插件聯(lián)接。儀器的工作原理如圖1所示：測(cè)試儀的基本原理仍然是恒流源給探針頭（1、4探針）提供穩(wěn)定的測(cè)量電流I（由DVM1監(jiān)測(cè)），探針頭（2、3）探針測(cè)取電位差V（由DVM2測(cè)量），由下式即可計(jì)算出材料的電阻率：厚度小于4倍探針間距的樣片均可按下式計(jì)算式中：VDVM2的讀數(shù)，mV。 IDVM1的讀數(shù)，mA。 W被測(cè)樣片的厚度值以cm為單位。F（W/S）厚度修正系數(shù)，數(shù)值可查附錄二。F（S/D）直徑修正系數(shù)，數(shù)值可查附錄三。 Fsp探針間距修正系數(shù)。 Ft溫度修正系數(shù)，數(shù)值可查附錄一。由于本機(jī)中已有小數(shù)點(diǎn)處理環(huán)節(jié)，因此使用時(shí)無需再考慮電流、電壓的單位問題。

4、如果用戶配置了HQ-710E數(shù)據(jù)處理器只要置入厚度W、FSP、測(cè)量電流I等有關(guān)參數(shù)，一切計(jì)算、記錄均由它代勞了。如果沒有數(shù)據(jù)處理器（HQ-710E），用戶同樣可以依據(jù)上式用普通計(jì)算器算出準(zhǔn)確的樣片電阻率。對(duì)厚度大于4倍探針間距的樣片或晶錠，電阻率可按下式計(jì)算：=2SV/I （2）這是大家熟悉的樣品厚度和任一探針離樣品邊界的距離均大于4倍探針間距（近似半無穹大的邊界條件），無需進(jìn)行厚度、直接修正的經(jīng)典公式。此時(shí)如用間距S=1mm的探頭，電流I選擇0.628；用S=1.59mm的探頭，電流I選擇0.999，即可從本儀器的電壓表（DVM2）上直接讀出電阻率。用KDY-1測(cè)量導(dǎo)電薄膜、硅的異型外延層、

5、擴(kuò)散層、導(dǎo)電薄膜的方塊電阻時(shí)，計(jì)身算公式為： R = V/I F(D/S) F(W/S)FSP 由于導(dǎo)電層非常薄故F(W/S)=1，所以只要選取電流 I=F(D/S) FSP, ，F(xiàn)(D/S)=4.532 測(cè)量時(shí)電流調(diào)節(jié)到04532，/R選擇在R燈亮從KDY-1右邊的電壓表(DVM2)上即可直接讀出擴(kuò)散薄層的方塊電阻R 。備注：在測(cè)量方塊電阻時(shí)/R選擇要在R，僅在電流0.01mA檔時(shí)電壓表最后一位數(shù)溢出（其它檔位可以正常讀數(shù)），故讀數(shù)時(shí)需要注意，如電流在0.01檔時(shí)電壓表讀數(shù)為00123，實(shí)際讀數(shù)應(yīng)該是001230.。3、使用方法（1）主機(jī)面板、背板介紹儀器除電源開關(guān)在背板外其它控制部分均安裝

6、在面板上，面板的左邊集中了所有與測(cè)量電流有關(guān)的顯示和控制部份，電流表（DMV1）顯示各檔電流值，電流選擇值（隨運(yùn)按鈕）供電流選檔用，220V電源接通后儀器自動(dòng)選擇在常用的1.0mA檔，此時(shí)1.0上方的紅色指示燈亮，隨著選擇開關(guān)的按動(dòng)，指示燈在不同的檔位亮起，直選到檔位合適為止。打開恒流源，上方指示燈亮，電流表顯示電流值，調(diào)節(jié)粗調(diào)旋鈕使前三位數(shù)達(dá)到目標(biāo)值，再調(diào)細(xì)調(diào)旋鈕使后兩位數(shù)達(dá)到目標(biāo)值。這樣就完成了電流調(diào)節(jié)工作，此時(shí)我們可以把注意力集中到右邊，面板的右邊集中了所有電壓測(cè)量有關(guān)的控制部件，電壓表（DMV2）顯示各檔（/R手動(dòng)/自動(dòng)）的正向、反向電壓測(cè)量值。/R鍵必須選對(duì)，否則測(cè)量值會(huì)相差10倍；

7、同樣手/自動(dòng)檔也必須選對(duì)，否則儀器拒絕工作。后背板上主要安裝的是電纜插座，圖上標(biāo)得很清楚，安裝時(shí)請(qǐng)注意插頭與插座的對(duì)位標(biāo)志。因?yàn)樵诒澈笕菀茁┎?，松?dòng)時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)，所以安裝必須插全、插牢。（2）使用儀器前將電源線、測(cè)試架聯(lián)接線、主機(jī)與數(shù)據(jù)處理器的聯(lián)接線（如使用處理器）聯(lián)接好，并注意一下測(cè)試架上是否已接好探針頭。電源線插頭插入220V座插后，開啟背板上的電源開關(guān)，此時(shí)前面板上的數(shù)字表、發(fā)光二極管都會(huì)亮起來。探針頭壓在被測(cè)單晶上，打開恒流源開關(guān)，左邊的表顯示從1、4探針流入單晶的測(cè)量電流，右邊的表顯示電阻率（測(cè)單晶錠時(shí)）或2、3探針間的電位差。電流大小通過旋轉(zhuǎn)前面板左下方的兩個(gè)電位器旋鈕加以調(diào)節(jié)，其

8、它正、反向測(cè)量、/R選擇、自動(dòng)/手動(dòng)測(cè)量都通過前面板上可自鎖的按鈕開關(guān)控制。（3）儀器測(cè)量電流分五檔：0.01mA（10A）、0.1mA（100A）、1mA、10mA、100mA，讀數(shù)方法如下：在0.01mA檔顯示5位數(shù)時(shí)：10000 表示電流為：0.01mA（10A）又如在0.01mA檔顯示：06282 即表示電流為：6.28A 在0.1mA檔顯示5位數(shù)時(shí)：10000 表示電流為：0.1mA（100A）又如在0.1mA檔顯示：04532 表示電流為：45.32A在1mA檔顯示5位數(shù)時(shí)：10000 表示電流為：1mA又如在1mA檔顯示：06282 表示電流為：0.6282mA同樣在10mA檔顯

9、示：10000 表示電流為：10mA顯示：04532 表示電流為：4.532mA100mA檔顯示：10000 表示電流為：100mA顯示：06282 表示電流為：62.82mA電流檔的選擇采用循環(huán)步進(jìn)式的選擇方式，在儀器面板上有一個(gè)電流選擇按鈕，每按一次進(jìn)一檔，儀器通電后自動(dòng)設(shè)定在常用的1.0mA檔，如果你不斷地按下“電流選擇”按鈕，電流檔位按下列順序不斷地循環(huán)。1.0mA10mA100mA0.01mA0.1mA1.0mA10mA可以快速找到你所需的檔位。（4）電壓表讀數(shù)：因?yàn)闉榱朔奖阒苯佑秒妷罕碜x電阻率，所以我們?nèi)藶楦膭?dòng)了電壓表的小數(shù)點(diǎn)移位，如需要直接讀取電壓值時(shí)需注意，本電壓表為199.9

10、9mV的數(shù)值電壓表，讀電壓值時(shí)小數(shù)點(diǎn)是固定位置的，例如：電壓表顯示 讀電壓值 1.9999 199.99mV 19.999 199.99mV 199.99 199.99mV 1999.9 199.99mV19999 199.99mV根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T1552-1995，不同電阻率硅試樣所需要的電流值如下表所示：電阻率，.cm電流,mA推薦的園片測(cè)量電流值<0.031001000.030.30<100250.33102.533010.25303000.10.02530030000.010.0025根據(jù)ASTM F374-84標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量方塊電阻所需要的電流值如下表所示：方塊電阻電流,m

11、A2.0251020250120025000.12000250000.01（5）恒流源開關(guān)是在發(fā)現(xiàn)探針帶電壓接觸被測(cè)材料影響測(cè)量數(shù)據(jù)（或材料性能）時(shí)，再使用，即先讓探針頭壓觸在被測(cè)材料上，后開恒流源開關(guān)，避免接觸時(shí)瞬間打火。為了提高工作效率，如探針帶電壓接觸被測(cè)材料對(duì)測(cè)量并無影響時(shí)，恒流源開關(guān)可一直處于開的狀態(tài)。（6）正、反向測(cè)量開關(guān)只有在手動(dòng)狀態(tài)下才能工作人工控制，在自動(dòng)狀態(tài)下由數(shù)據(jù)處理器控制，因此在手動(dòng)正反向開關(guān)不起作用時(shí)，先檢查手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)是否處于手動(dòng)狀態(tài)。相反在使用數(shù)據(jù)處理器測(cè)量材料電阻率時(shí)，儀器必須處于自動(dòng)狀態(tài)，否則數(shù)據(jù)處理拒絕工作。（7）在使用數(shù)據(jù)處理器自動(dòng)計(jì)算及記錄時(shí)，必須嚴(yán)格

12、按照使用說明操作，特別注意輸入數(shù)據(jù)的位數(shù)。有關(guān)數(shù)據(jù)處理器的使用方法請(qǐng)仔細(xì)閱讀KDY測(cè)量系統(tǒng)的操作說明。4、主機(jī)技術(shù)能數(shù)（1）測(cè)量范圍： 可測(cè)電阻率：0.000119000·cm 可測(cè)方塊電阻：0.001190000·（2）恒流源： 輸出電流：DC 0.001100mA 五檔連續(xù)可調(diào) 量程：0.0010.01mA 0.010.10mA 0.101.0mA 1.010mA 10100mA恒流精度：各檔均低于±0.05%（3）直流數(shù)字電壓表： 測(cè)量范圍：0199.99mV 靈敏度：10V 基本誤差：±（0.004%讀數(shù)+0.01%滿度） 輸入阻抗：1000M（

13、4）供電電源： AC 220V±10% 50/60 Hz 功率：12W（5）使用環(huán)境：溫度：23±2 相對(duì)濕度：65%無較強(qiáng)的電場(chǎng)干擾，電源隔離濾波，無強(qiáng)光直接照射（6）重量、體積：主機(jī)重量：7.5kg體積：365×380×160（單位：mm 長(zhǎng)度×寬度×高度）附錄1.1溫度修正系數(shù)表 T = FT *23標(biāo)稱電阻率.cm溫度 FTºC0.0050.010.11510 100.97680.99690.95500.90970.90100.9010120.98030.99700.96170.92320.91570.9140140

14、.98380.99720.96800.93700.93020.9290160.98730.99750.97470.95020.94500.9440180.99080.99840.98150.96350.96000.9596200.99430.99860.98900.97850.97600.9758220.99820.99990.99620.99270.99200.9920231.00001.00001.00001.00001.00001.0000241.00161.00031.00371.00751.00801.0080261.00451.00091.01071.02221.02401.024

15、8281.00861.00161.01871.03651.04001.0410301.01211.00281.02521.05241.05701.0606注 ： 溫度修正系數(shù)表的數(shù)據(jù)來源于中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。附錄1.2溫度修正系數(shù)表(續(xù)1) T = FT *23 標(biāo)稱電阻率.cm溫度 FTºC25(17.549.9)75(50.0127.49) 180(127.5214.9)250/500/1000( 215 ) 10 0.90200.90120.90060.8921 12 0.9138 0.9138 0.9140 0.9087 14 0.9275 0.9275 0.9278 0.9

16、253 16 0.9422 0.9425 0.9428 0.9419 18 0.9582 0.9580 0.9582 0.9585 20 0.9748 0.9750 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 1.0251 1.0252 1.0249 28 1.0440 1.0428 1.0414 1.0415 30 1.0600 1.0610 1.0612 1.0581厚度修正系數(shù)F(W/S)為圓片厚度W

17、與探針間距S之比的函數(shù)W/S F(W/S)W/S F(W/S)W/S F(W/S) W/S F(W/S)0.40 0.99930.41 0.99920.42 0.99900.43 0.99890.44 0.99870.45 0.99860.46 0.99840.47 0.99810.48 0.99780.49 0.99760.50 0.99750.51 0.99710.52 0.99670.53 0.99620.54 0.99580.55 0.99530.56 0.99470.57 0.99410.58 0.99340.59 0.99270.60 0.99200.61 0.99120.62 0

18、.99030.63 0.98940.64 0.98850.65 0.98750.66 0.98650.67 0.98530.68 0.98420.69 0.98300.70 0.98180.71 0.98040.72 0.97910.73 0.97770.74 0.97620.75 0.97470.76 0.97310.77 0.97150.78 0.96990.79 0.96810.80 0.96640.81 0.96450.82 0.96270.83 0.96080.84 0.95880.85 0.95660.86 0.95470.87 0.95260.88 0.95050.89 0.94830.90 0.94600.91 0.94380.92 0.94140.93 0.93910.