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5金属薄膜电阻率的测量

一． 实验目的

1. 熟悉四探针法测量电阻率和薄层电阻的原理及测量方法。 2. 了解影响电阻率的测量的各种因素及改进措施。 二． 实验仪器

RTS-5型双电测四探针测试仪 三． 实验原理

双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式（见图1）

将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行I14V23和I13V24组合测量，测量过程如下： 1. 进行I14V23组合测量：

电流Ｉ从１针→４针，从２、３针测得电压V23+； 电流换向，Ｉ从４针→１针，从２、３针测得电压V23-； 计算正反向测量平均值：V23＝(V23+＋V23-)／2； 2.进行I13V24组合测量：

电流Ｉ从１针→３针，从２、４针测得电压V24+；

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电流换向，Ｉ从３针→１针，从２、４针测得电压V24-； 计算正反向测量平均值：V24＝(V24+＋V24-)／2； 3. 计算（V23／V24）值； （以上V23、V24均以mV 为单位） 4. 按以下两公式计算几何修正因子Ｋ： 若1.18＜（V23／V24）≤1.38 时；

K＝－14.696＋25.173(V23／V24)－7.872(V23／V24)2；…(1) 若1.10≤（V23／V24）≤1.18 时；

K＝－15.85＋26.15(V23／V24)－7.872(V23／V24)2；…(2) 5. 计算方块电阻R□：

Ｒ□＝Ｋ·(V23／Ｉ) (单位：Ω／□)；…(3) 其中：Ｉ为测试电流，单位：mA；

V23为从２、３针测得电压V23+和V23-的平均值，单位：mV； 6. 若已知样品厚度W，可按下式计算样品体电阻率ρ： ρ＝R□·W·F(W/S)／10 (单位：Ω.cm)；…(4) 其中：Ｒ□为方块电阻值，单位：Ω／□； W为样片厚度，单位：mm（W ≤3mm）； S为探针平均间距，单位：mm； F(W/S) 为厚度修正系数；

7. 计算百分变化率（以测试样品电阻率ρ为例）：

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ρM －ρm

最大百分变化（％）＝─────×100％…(5)

ρm

│ρa －ρc │

平均百分变化（％）＝─────────×100％…(6)

ρc ２（ρM －ρm ）

径向不均匀度Ｅ（％）＝──────────×100％…(7)

ρM ＋ρm

以上式中：ρM 、ρm 分别为测量的电阻率最大值与最小值，单位：Ω.cm；

ρc 为第1、2 点（即圆片中心测量点）测量平均值，单位：Ω.cm； ρa 为除第1、2 点外其余各点的测量平均值，单位：Ω.cm； （若测量样品的方块电阻值,则将(5)、(6)、(7)式中的ρM 、ρm 、ρa 、ρc 分别改成ＲM 、Ｒm 、Ｒa 、和Ｒc 。其公式意义与ρM 、ρm 、ρa 、ρc 相似）。 四．实验步骤

1.将主机、探针测试台、四探针探头、计算机连接，开启主机，启动RTS-5双电测四探针软件测试系统

2. 放置样品于测试台，操作探针台压下探针，使样品接通电流 3.选择对样品要进行的测试类别，及输入相关测试基本参数

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