四探针方块电阻测试系统误差分析及可靠性研究.pdf

图书分类号__________________________________ 密级_________________
UDC 注 1_______________________________________________________________



硕士学位论文
四探针方块电阻测试系统误差分析及可靠性研究


董西英


指导教师(姓名、职称)___郝晓剑教授__
申请学位级别硕士
专业名称测试计量技术及仪器
论文提交日期________年______月______日
论文答辩日期________年______月______日
学位授予日期________年______月______日
论文评阅人________________________________________________
答辩委员会主席_______________________

年月日
注 1:注明《国际十进分类法 UDC》的分类
原创性声明

本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独
立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含
其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡
献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人
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签名: 日期:

导师签名: 日期:
四探针方块电阻测试系统误差分析及可靠性的研究
摘要

四探针方块电阻(又叫薄膜电阻)测试仪是半导体制造中常用的检测仪器之一,
用以测量半导体材料的电阻率和薄膜的方块电阻,同时达到测量半导体薄层材料的掺杂
浓度和薄膜厚度、控制器件和集成电路性能的目的。
目前半导体集成电路迅猛发展,带动相关测试技术发展。随着集成度的提高,器件
尺寸的不断缩小,晶圆尺寸的增大,要求测试系统的测量精度、稳定性、分析和数据处
理的能力不断提高。半导体电阻率测量应用广泛,在进口测量设备非常昂贵下,国产四
探针方块电阻、电阻率测试系统市场很好,开发先进的四探针方块电阻测试系统很有意
义。
本文对四探针技术测量半导体薄层电阻及半导体材料电阻率的重要性进行了分析,
论述了常用的几种四探针测量技术的基本原理,并对比了各自的特点和适用对象。讨论
了影响四探针测试仪测量稳定性的共性因素。介绍了新研制的数字式直线四探针薄层电
阻测试系统的总体设计思路和方案,阐述了其工作原理,硬件组成、各部分要求。重点
对该测试系统的测量误差及可靠性进行分析研究,分析了测试误差形成的原因及改进方
案。同时对该四探针测试系统在使用过程中出现的一些非理想因素进行了深入探讨,分
析引起测量误差的外界测量环境因素和测试仪器本身存在的固有因素,找出影响四探针
测试仪测量精度和测量稳定性的原因。分析测量结果以及相对误差,讨论了产生误差的
原因以及在测量过程中影响测量精度的因素,深入研究该测试仪在实际使用过程中出现
的测量稳定性问题,探寻现实可行的改进措施。

关键词:四探针,方块电阻,智能测试系统,测量误差,可靠性
Research on reliability and measurement errors of Four-Point
Probe square resistance Tester
ABSTRACT

Four-point probe (also called membrane resistance tester) is one of the testing
instruments that used in semiconductor manufacturing. It can measure the resistivity of
semiconductor materials, the doping concentration and the film thickness of the
Semiconductor thin layer materials and control devices and integrate