[发明专利]一种高阻硅的电阻率测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻率测试方法，尤其是一种高阻硅的电阻率测试方法。

背景技术

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1mm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：

ρ=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ρ= 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1～10000Ω·cm的范围稳定有效。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够精确并且稳定地测量电阻率大于10000Ω·cm的硅晶体的测试方法。

本发明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℃，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℃之间并且相对湿度≤65%。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

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℃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

本发明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；

图3是本测试方法的流程图；

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。