半导体测试技术课件.pdf

第一章 电 阻 率 (RESISTIVITY) §1. 简介 电阻率 ρ对于从原材料到器件的每一步来说都非常重要 对于硅晶体生长： 硅晶体生长过程中（单晶、多晶），分凝，生长条件的变 化。。。  外延硅片的外延层电阻率非常均匀。 对于器件： The device series resistance, capacitance, threshold voltage, hot carrier degradation of MOS devices, and other parameters.  Diffusion and ion implantation等工艺都将影响硅片的局部 电阻率。 • 电阻率依赖于自由电子浓度n和空穴浓度 p,电子和空穴的 迁移率（ μn， μp ）。如下式， 如何测量这些参数。。。？？？ 不同的测试技术： Contactless- temporary contact - permanent contact techniques. §2. 两探针和四探针法 • Two-point probe： (图1a) 易于实现和操作，结果准确性较差。 • four-point probe： (图1b) 绝对测量手段，精确，无需校准。可作为其他方法的测试标准。 device under test (DUT). 电压测试单独利用另外两个接触探针。由于电压计 高电阻(around 1012 ohms or higher)，分路电流极 小， RW和 RC 对电压测试的影响可忽略。 图2 ：两探针法在半导体测试 上的应用示意。 1. F. Wenner, “A Method of Measuring Earth Resistivity,” Bulletin of the Bureau of Standards 12,469–478, 1915. 2. L.B. Valdes, “Resistivity Measurements on Germanium for Transistors,” Proc. IRE 42, 420–427,Feb. 1954. 3. H.H. Wieder, “Four Terminal Nondestructive Electrical and Galvanomagnetic Measurements,”in Nondestructive Evaluation of Semiconductor Materials and Devices (J.N. Zemel, ed.), Plenum Press, New York, 1979, 67–104. 四探针法对半导体的测试 电场强度可表示为： P点电压：距离探针r 对于b图， P点电压相当于两者叠加 对于c 图， 探针2 电压相当于 探针3 电压相当于 探针2，3之间电压相当于 因此可得电阻率： 常用单位 ρ：ohm·cm V: volts I ：amperes s: cm 常用电压：10mV 通常应用的4探针法探针距离相等。s= s1=s2=s3， 上式可简化为： 典型探针半径 30－500 μm; 间距0.5-1.5mm; 随样品厚度和尺寸变化 If: s=0.1588cm, 2 πs=1, then ρ=V/I A. 小的探针间距可容忍探针接近WAFERB边沿－WAFER mapping B. 不同的测试材料适用不同的探针 C. 微区四探针间距可小到1.5 μm,应用于高分子膜，半导体缺陷测试等。。。 注意： 上述推导均基于样品半无限大假设，对实际测试WAFER ，需要考虑修正 对于任意形状的样品 ρ可以表示为： ρ=2 πsF·V/I (1.11) F称为修正因子（ correction factors) 它修正探