一种高阻硅的电阻率测试方法技术

本发明专利技术公开了一种高阻硅的电阻率测试方法，属于电阻率测试领域。该电阻率测试方法引进了高精密电阻率测试系统，在测试过程中的待测硅晶体表面处理工序增加了酒精擦除的步骤，并且通过多次实验选定了最为适当的测试环境，使得在保证高精密电阻率测试系统的性能得到很好发挥的同时，测试得出的电阻率值也相对比较稳定。通过本发明专利技术，能够精确并且稳定地测试电阻率）１００００Ω.ｃｍ的高阻硅晶体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电阻率测试方法，尤其是。
技术介绍
硅电阻率是硅单晶的重要参数之一，它反映了补偿后的杂质浓度与半导体中的 载流子浓度的关系；并与半导体器件有密切的关系，同时又根据器件的种类，制作工艺 与技术要求对制造器件的硅单晶电阻率提出了一定的要求。可见电阻率测试的精确度将 直接影响到元器件的性能。目前测试硅材料电阻率的分布情况采用四探针法和二探针法。该电阻率测试系 统主要由高灵敏度的数字电压表和高稳定高精度的恒流源、测试台、探头(特别地， 为直排四探针法)等组成。直排四探针法用针距约为Imm的四探针同时压在样品的平整 表面上，利用恒流源给外面的两根探针(探针1和4)通以电流，然后在中间两根探针上 用电位计或其他高输入阻抗的电压表测量电压降，再根据公式计算出电阻率P=C · V23/I其中C为四探针的探针系数，C的大小取决于四探针的排列方式和针距，探针的排列 方式、间距确定以后，探针系数C就是一个常数，与样品和其他测试条件无关。V23是探 针2和探针3之间的电压，I是通过探针1和探针4流过样品的电流。在硅电阻率的测试 中，通常通过调节恒流源的电流值，使得该电流值等于探针系数C，此时P = V23。换句 话说，硅电阻率值等于由数字电压表测出的探针2和探针3之间的电压值。然而，在采用上述系统来测试硅电阻率，只能使得电阻率值的测量在1 10000 Ω · cm的范围稳定有效。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够精确并且稳定地测量电阻率大于10000 Ω · cm的 硅晶体的测试方法。本专利技术采用的技术方案如下该高阻硅的电阻率测试方法，其特征在于，包含 以下步骤(1)将数控恒流源与直排四探针中的探针1和探针4相连接，测试设备与直排四探针 中的探针2和探针3相连接；(2)将数控恒流源开机预热30分钟；(3)处理待测硅晶体的表面喷砂去除待测硅晶体表面的玷污和表面氧化层，再用 酒精将待测硅晶体擦净；(4)在无光照的环境中，将室温调节至21 25°C，相对湿度调节至^65%，并且将经 处理的待测硅晶体放置于测试台上；(5)调整直排四探针的高度使其与待测硅晶体相压合，此时数控恒流源通过探针1和 探针4输出测试电流，其中测试电流的数值与直排四探针的探针系数相等；(6)向测试设备中输入待测硅晶体的类型、厚度、室温以及相对湿度，测试设备开 始测试；(7)待测试完成后，测试设备将所有测试点的数据以电子表格的形式输出。另外， 室温和相对湿度的最佳范围是室温在21 25°C之间并且相对湿度^ 65%。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是1.本测试方法引进了高精密电阻率测试系统，该电阻率测试仪包含精密数控恒流 源、测试设备和直排四探针等，其中由数控恒流源代替了先前普通的恒流源，由测试设 备代替了先前的数字电压表，当探针与待测硅晶体压合时，数控恒流源根据压力砝码自 动输出相应的测试电流，而不需要手动调节，测试完成后，测试设备可以将所有测试点 的数据以电子表格的形式自动输出，而不用手动记录，适用于大批量生产中；2.本测试方法还在待测硅晶体的表面处理过程中，增加了酒精擦除的工序，使得直 排四探针与待测硅晶体能够更好地耦合；3.本测试方法在高精密电阻率测试系统的工作范围中，通过多次实验选定了相应的 测试环境参数(无光照条件下室温在21 25°C之间，相对湿度调节至^65%)，以使在该 电阻率测试系统中各装置的性能得到很好发挥的同时，由其测试出的电阻率值的稳定性 也相对较高；4.随着待测硅晶体电阻率增加，与四探针法相比，本测试方法测量得出的电阻率值 更精确，数据更为稳定并且重复性更好，适用于电阻率>10000Ω · cm的高阻硅测量。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是直排四探针法中的各装置的连接关系示意图； 图2是本测试方法中各装置的连接关系示意图3是本测试方法的流程图4是四探针法与本测试方法中测试数据的对比表格。图中标记1为探针1，2为探针2，3为探针3，以及4为探针4。具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排 斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特 别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每 个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。目前测试硅电阻率的分布情况通常采用四探针法和二探针法。测试过程中所涉 及的装置主要包含高灵敏度的数字电压表和恒流源、测试台、探针等。如图1所示，直 排四探针法中，探针1和探针4与恒流源相连接，探针2和探针3与数字电压表相连接， 其中四个探针并排设置，其间距分别为Si、S2和S3。四探针法的测试原理是利用恒 流源给外面的两根探针(探针1和4)通以电流，然后在中间两根探针上用电位计或其他 高输入阻抗的电压表测量电压降，再根据公式计算出电阻率P=C · ν23/ι其中C为四探针的探针系数，其取决于四探针的排列方式和针距，在四探针并排设 置的情况下C是一个常数，与样品和其他测试条件无关。V23是探针2和探针3之间的电 压，I是通过探针1和探针4流过待测硅晶体的电流。在四探针法测试过程中，通常通过 调节恒流源的电流值，使得该电流值等于探针系数C(I=C),此时P = V23，即数字电压表 的值为待测硅晶体的电阻率值。特别地，该探针规格是四个探针之间的针距(Si、S2和 S3)均为1 mm时，C=2 Ji s=0.628 cm,调节恒流源I为0.628 mA，数字电压表的读数为待 测硅晶体的电阻率。在现有的硅电阻率测试方法中，需要针对不同规格的探针手动调整恒流源的电 流值，手动记录数字电流表的读数。因此，此种测试方法不适用于批量生产。另外，现 有测试方法中硅电阻率的测量范围也受到了限制，只能测量1 10000Ω · cm范围内的 硅电阻，超出此范围测出的硅电阻率值数据不是很稳定，精确度也不是很高。为了解决上述问题，本测试方法采用了高精密电阻率测试系统，该测试系统由 数控恒流源，直排四探针，测试设备等组成。如图2所示，数控恒流源与探针1和探针 4相连接，测试设备与探针2和探针3相连接，其中该数控恒流源能够根据探针压力砝码 和待测硅晶体的参数(型号、厚度、测试环境温度和相对湿度等)来自动确定需要输出的 电流值1(其中此电流值与探针系数C相等)，该测试设备能够测量出探针2与探针3之间 的电压，并待测试完成后能将所有测量点的数据以表格的形式输出。特别地，该测试设 备是安装有测试软件的计算机，该测试软件具有测量探针2与探针3之间电压的功能，并 且在测试结束后能够将所有测试点的数据用同一 Excel表格输出。如图3所示，本专利技术中该电阻率测试方法包含以下步骤第一步，将该高精密高阻电阻率测试系统所包含的各装置按照图2所示连接直排 四探针的探针1和探针4与数控恒流源相连接，探针2和探针3与测试设备相连接，特别 地，测试设备是安装有具有测试和输出功能的软件的计算机； 第二步，将数控恒流源开机预热30分钟；第三步，处理待测硅晶体的表面喷砂去除待测硅晶体表面的玷污和表面氧化层， 再用酒精把待测硅晶体擦净，在此步骤中增加了酒精本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阻硅的电阻率测试方法，其特征在于，包含以下步骤：（１）将数控恒流源与直排四探针中的探针１和探针４相连接，测试设备与所述直排四探针中的探针２和探针３相连接；（２）将所述数控恒流源开机预热３０分钟；（３）处理待测硅晶体的表面：喷砂去除所述待测硅晶体表面的玷污和表面氧化层，再用酒精将所述待测硅晶体擦净；（４）在无光照的环境中，调节室温和相对湿度，并且将经处理的所述待测硅晶体放置于测试台上；（５）调整所述直排四探针的高度使其与所述待测硅晶体相压合，此时所述数控恒流源通过所述探针１和所述探针４向所述待测硅晶体输出测试电流，其中所述测试电流的数值与所述直排四探针的探针系数相等；（６）向所述测试设备中输入所述待测硅晶体的类型、厚度、室温以及相对湿度，经所述测试设备分析后开始测试；（７）待测试完成后，所述测试设备将所有测试点的数据以电子表格的形式输出。

【技术特征摘要】
1.一种高阻硅的电阻率测试方法，其特征在于，包含以下步骤(1)将数控恒流源与直排四探针中的探针1和探针4相连接，测试设备与所述直排四 探针中的探针2和探针3相连接；(2)将所述数控恒流源开机预热30分钟；(3)处理待测硅晶体的表面喷砂去除所述待测硅晶体表面的玷污和表面氧化层， 再用酒精将所述待测硅晶体擦净；(4)在无光照的环境中，调节室温和相对湿度，并且将经处理的所述待测硅晶体放置 于测试台上；(5)调整所述直排四探针的高度使其与所述待测硅晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎亚文，杨旭，
申请(专利权)人：峨嵋半导体材料研究所，
类型：发明
国别省市：51