四探针法测量方块电阻(率)说明书
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SDY-5型双电测四探针测试仪技术说明书
一、概述
二、技术指标
三、测量原理
四、仪器结构说明
五、使用方法
六、注意事项
七、打印机操作方法
一、概述
SDY-5型双电测四探针测试仪采用了四探针双位组合测量新技术，将范德堡测量方法推广应用到直线四探针上，利用电流探针、电压探针的变换，进行两次电测量，能自动消除样品几何尺寸、边界效应以及探针不等距和机械游移等因素对测量结果的影响。
因而不必知道探针间距，样品尺寸及探针在样品表面上的位置。
由于每次测量都是对几何因素的影响进行动态的自动修正，因此显著降低了几何因素影响，从而提高了测量准确度。
用目前大量使用的常规四探针测量方法所生产的仪器是根本办不到的。
使用本仪器测量时，由于不需要进行几何边界条件和探针间距的修正，因而对各种形状的薄膜材料及片状材料有广泛的适用性。
仪器适用于测量片状半导体材料电阻率及硅扩散层、离子注入层、异型外延层等半导体器件和液晶片导电膜、电热膜等薄层（膜）的方块电阻。
仪器以大规模集成电路为核心部件，并应用了微计算机技术。
利用HQ-710F型微计算机作为专用测量控制及数据处理器，使得测量、计算、读数更加直观、快速，并能打印全部预置和测量数据。
二、技术指标
1.测量范围：
硅片电阻率：0.01—200Ω.cm (可扩展)
薄层电阻：0.01—2000Ω/口(可扩展)
(方块电阻)
可测晶片直径：最大直径100 mm(配J-2型手动测试架)
200 mm(配J-5型手动测试架)
可测晶片厚度：≤ 3.00 mm
2.恒流电源:
电流量程分为100μm、1mA、10mA、100mA四档。
各档电流连续可调。
稳定度优于0.1% 3.数字电压表:
量程：0-199.99mV；分辨率：0.01 mV
显示：四位半红色发光管数字显示.极性、小数点、超量程自动显示。
精度：±0.1%
4.模拟电路测试误差:(用1、10、100、1000Ω精密电阻)
≤±0.3%±1字
5. 整机准确度:(用0.01—200Ω.cm 硅标样片测试)
<5%
6. 微计算机功能:
(1)键盘控制测量取数,自动控制电流换向和电流、电压探针的变换，并进行正、反向电流下的测量，显示出平均值。
(2)键盘控制数据处理，按内在公式计算出薄层电阻或电阻率平均值以及百分变化。
(3)键盘控制打印全部测量数据。
包括测量条件，各次测量平均值、最大值、最小值、百分变化等数据。
7、外形尺寸：
电气主机：360mm×320mm ×100mm 微计算机：300mm×210mm ×105mm 8、仪器重量：
电气主机：约4kg ；测试架（J-2型）：约7 kg ；微计算机：约2kg ； 9、电源：AC220V±10% ，50Hz ，功率<25W; 10、测试环境：温度23±2ºC ；相对湿度≤65%；无高频干扰。
三、 测量原理
图1. 双电测四探针法示意图
将直线车探针垂直压在被测样品表面上，按以下程序测量：
1、 电流I 从1——4针，
2、3针测得电压Va +；电流换向，I 从4——1针，2、3针测得电
压Va -，计算正反向测量平均值。
Va=（ Va ++ Va -）/2
2、 电流I 从1——3针，2、4针测得电压Vb +；电流换向，I 从3——1针，2、4针测得电
压Vb -，计算正反向测量平均值。
Vb=（ Vb ++ Vb -）/2 3、计算（Va/Vb ）值。
Va 、Vb 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<（V a/Vb ）≤1.38时
K = -14.696+25.173（Va/Vb ）-7.872（Va/Vb ）2
(1)
若1.10≤（Va/Vb ）≤1.18时
K = -15.85+26.15（V a/Vb ）-7.872（Va/Vb ）2 (2)
双电测四探针法示意图
5、计算方块电阻R□：
R□=K*（Va/I）Ώ/□ (3)
I以mv为单位.
6、若已知样片厚度W（W应在0.20—3.9mm）还可按下式计算片体电阻率ρ
ρ= R□*W*F(W/S)/10
W单位为mm，S=1mm（探针平均间距），F（W/S）为厚度修正因子，已存在微机内。
四、仪器结构
五、使用方法
系统连接完毕后，按以下步骤测试：
1、接通主机电源。
此时“Va”指示灯和“I”指示灯亮。
2、根据所测样片电阻率，或方块电阻，选择电流量程，按下K1、K2、K
3、K4相应的键，
对应的量程指示灯亮。
3、使显示4532（也可显示其他值）。
以下分脱（微）机测量和联（微）机测量两种。
4、脱（微）机测量：仅适用于主机测量方块电阻。
（1）按I/V选择键K6，此时“V”指示灯亮，进入测量状态。
（2）在“Va（R口）”指示灯亮的情况下，测出Va+ ；按换向键K7，测出Va- 。
计算Va 。
（3）按Va /Vb选择键K5，此时“Vb”指示灯亮，测出Vb- ；按换向键K7，测出Vb+ 。
计算Vb 。
（4）计算出Va /Vb
（5）按公式（1）或（2）计算K值。
（6）选取电流I=K
例：若计算出K=4.517，此时应按K6键，使“I”灯亮，调节电位器W1、W2，使主机显示电子流数为4517。
（7）按下K6键，使“V”指示灯亮；按K5键，使“Va（R口）”指示灯亮。
此时主机显示值为实际方块电阻（Ω/口）
（8）对于双面扩散硅片和无穷大的衬底为绝缘的导电薄膜K=4.532
（9）若不做高精确测量,对于单面扩散片和有限尺寸的导电薄膜,(直径或线度至少在50mm
以上),也可选取K=4.532
5、联（微）机测量：
（1）接通微机电源，显示H-710F-1（或H-710F-2），此时通过按K5键和K7键，应使电流换向指示灯熄灭和“Va”指示灯点燃，否则不能起自动控制作用，因而不能用微机控制和测量。
（2）利用键盘置入“日期、温度”（仅作记录用）
（3）置入电流“量程”和电流值。
应分别与主机所选择和显示的数值一致。
（4）置入打印格式。
根据需要选择第一种工第二种格式，使显示H-710F-1（或H-710F-2）。
为减轻打印机磨损，一般可选用第一种格式。
（5）置入“厚度”，若测量R口，置入数字1；若测量ρ，按片厚实际值置入（以mm为单位）。
（6）以上条件全部置入后，按测量键，即可打印全部预置数据并进入测量状态。
若经检查数据有误，可按回车重新预置；预置“电流”必须在预置“量程”后进行，预置完毕后，再按测量键，即打印出已修改和未修改的预置数据，即可开始测量。
注意：置入有数值的条件时，要先置入数据，再按所置入的项目键。
以下分三种测量方式加以叙述：
（7）一步测量：
按主机I/V选择键K6、使“V”指示灯亮，进入测量状态。
按微机“测量”键测量，利用“测量”键、“重测”键、与手动测试架配合，可完成全部测试，最后一点测完，按“打印”键，打印各点R口（ρ）值，以及并最大值、最小值、最大变化率、平均变化率和径向不均匀度。
若测量从头开始，则按“清0”键，从第一点重测。
注：测量点少于3点时，“打印”不能执行，发出长声显示dЭ。
（8）分步测量
按回车测量键，打印预置数据。
按Va键，测量V a值（并求平均）
按Vb键，测量Vb值（并求平均）
（A）按Va /Vb键，求Va /Vb值。
（B）按K．R键, 求K值.
按KR键, 求R口或ρ值。
（A）（B）两项操作也可以省去，不影响测量结果。
（9）输入Va 、Vb 值验算，Va /Vb、K、R口或ρ诸值。
例：设Va=62.50mV, Vb=50.00 mV
按62.50Va
50.00Vb
(A)按Va /Vb显示1.25
(B)按KR显示4.47025
再按KR显示61.64497(此值是I=4.532mA计算结果,应按此值置入电流)
（A）（B）两项操作也可以省去
以上三种方式,可互相穿插进行，测量各点数据可互相衔接，但实际测量时并无此必要，一般以一次测量为宜。
（10）若更换样品继续测量时，不修改预置条件，可按清0键，清除所有测量数据，即可开始测量；若要修改某一个或几处预置值，可按回车键，显示口h，对于某一预置修改，只按某一条件键，不修改的仍保留原来值，再按测量键，即打印出已修改的预置数值，此时即开始测量。
六、注意事项
1、若被测样品为硅材料，其制备应符合GB6615-86中有关规定。
2、计算机按键不可用大力按，以免损坏。
3、在测量过程中，由于附近其他仪器电源的开关动作有时会反计算机锁住，而无法工作，
此时应关机，再重新开机，即恢复正常。
4、第次测量完毕，应等主机与微机均显示稳定数值后，方可按“测量”键进行下次测量。
5、切忌用手直接触摸集成电路，切忌对本机直接使用交流220V的烙铁，以防损坏芯片。
必须使用电铁时，应将电源拔下，利用烙铁余热焊接。
七、打印机操作方法。
