四探针电阻率测试仪检定规程

　　本规程适用于新生产、使用中和修理后的接触式测量范围在0.001～103Ω·cm的电阻率测试仪的检定。对某些多功能的测试或只能测方块电阻的测试仪也同样适用，方块电阻的测量范围在0.01～104Ω/□。本规程不适用于二探针、三探针和六探针以及方形探头电阻率测试仪。

　　一 概述

　　电阻率测试仪是用来测量半导体材料及工艺硅片的电阻率，或扩散层及外延层方块电阻的测量

　　仪器。它主要由电气部分和探头部分组成，电气部分一般包括稳流源、数字电压表或电位差计、换向开关等仪器。探头部分一般包括探针架、探针头和样品台。其原理图及外形结构如图1和图2所示。

　　1-稳流源;2-换向开关;3-标准电阻;4-探针接线;5-无热电势开关;6-数字电压表;7-被测样品

　　1-微型计算机部分;2-电气箱部分;3-手动升降机构、探针架、探针头及样品台部分

　　二 技术要求

　　1 整体方法检定电阻率测试仪的标准样片，表面应没有任何脏物，长期使用应注意定期清洗(按标准样片使用说明中规定的方法清洗)，以保持样片表面的清洁。

　　*测量时用表中所列的样片，如发现电流表示值调不上去或其中有一个表示值超过最大值时，则需要更换一个名义值较大的标准样片。如1Ω·cm需换成5Ω·cm。

　　2 用于检定电阻率测试仪的标准样片，对其本身有如下的要求(见表1)。

　　3 用模拟电路法检定四探针测试仪电气部分的V/I比时，电阻r和R有如下要求(见表2)。

　　模拟电路法的电阻计算公式如下：

　　式中：Vav-电流正反向测量r上电压降的平均值;

　　Rs-标准电阻值;

　　Vsv-标准电阻上的电压降平均值;

　　Iav-正反向电流的平均值。

　　4 各种型号的四探针测试仪技术指标，应符合出厂技术说明书的要求。

　　三 检定条件

　　(一)检定用仪器设备

　　5 检定电阻率测试仪，如果用整体法检定，应具备下列设备：

　　5.1 一台放大倍数不低于400倍的工具显微镜，若干片抛光样片。

　　5.2 一台测力仪，测力仪的技术指标为：

　　a.测力范围：0～9.8N

　　b.测力仪总不确定度≤5%

　　5.3 三套共13个标称的标准样片，电阻率名义值为0.001，0.01，0.1，1，2.5，5，10，75，100，180，250，500，1000Ω·cm。

　　5.4 检定电阻率测试仪，如果用分部件检定，还应具备下列设备;

　　5.4.1 一套标准电阻，标准电阻的标称值为0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000Ω共七个阻值。其电阻本身具有温度修正系数，以备作模拟电路的电阻r。

　　5.4.2 若干只不同标称值的一般电阻，以备作模拟电路的电阻R。

　　5.4.3 0.1℃分度值的温度计一只。

　　(二)检定环境条件

　　6 电阻率测试仪的检定应在恒温专用清洁室内进行，检定具体要求见表3。检定前，仪器和所用的标准仪器设备应在恒温室内旋转12h以上。

　　*在检定过程中发现有静电感应或泄漏电流的现象，则应采取相应的屏蔽或接地措施消除。

　　四 检定项目和检定方法

　　(一)外观检查

　　7 在正式对仪器进行检定之前，先对仪器进行下列项目的检查：

　　7.1 制造厂的名称或厂标。

　　7.2 出厂编号。

　　7.3 仪器外露部件(包括外壳)有无缺陷、松动或损坏。

　　7.4 搬动或倾斜仪器时是否可以听到内部有松动零件的撞击声。

　　7.5 指针或刻度盘是否有弯曲、变形或脱落现象。

　　7.6 各调节盘定位与接触是否良好。

　　7.7 如果仪器为数字显示的，应检查数字显示是否正常。

　　7.8 探头是否晁动，四根针是否在同一平面上或直线上。

　　7.9 当外观检查时发现上述项目中的某一项已构成影响该仪器的计量性能时，则应在修复后再进行检定。

　　8 现行技术标准颁布之前生产的老产品和某些外国制造的没有技术说明书或准确度级别不确切的仪器，在检定之前可根据仪器的外观特征临时判断一下其准确度级别，作为检定时参考。

　　8.1 指针式读数仪器，其准确度一般可认为是±10%。

　　8.2 数字显示的满量程的分辨率在0.1%以上的，可作为准确度为±5%的仪器;其满量程读数分辨率在0.5%以上的，可作为准确度为±10%的仪器。

　　(二)绝缘电阻的测量和绝缘强度的试验

　　9 在仪器的探针之间或探针与仪器外壳之间可用摇表或其他方法测量其绝缘电阻。测量时，工作电压为100～500V，绝缘电阻值不得低于1000MΩ。

　　10 对验收检定的测试仪(包括新生产的、修理后的)可进行绝缘强度即耐压试验，此项试验由送检单位提出申请后才可进行。如未做耐压试验，则应在检定证书上注明。

　　(三)探头检定

　　11 测量探针压力：用测力仪测出每根针的力及四根针的合力。

　　12 观察探针压痕形状。测量压痕直径和间距。

　　12.1 用一个抛光面的硅片，在被检仪器四探针的力为合格值时，压10组压痕(注意10组压痕的排列顺序，不可弄乱)。然后用显微镜观察每个压痕的形状，读出Y轴YA和YB读数(即每组压痕中的最大值与最小值)，并算出YA和YB的差值。然后测量压痕直径及相邻两个压痕之间的距离。合格的探针压痕是指触点均匀接触，而无滑动的痕迹。

　　12.2 探针压痕的直径和间距按下式计算。