RTS-4四探针测试仪

目录一. 目的 (003)二. 范围 (003)三. 职责 (003)四. 名词定义 (003)五. 内容 (003)六. 安全 (005)七．设备材料 (005)八. 相关文件 (005)九. 记录 (005)1. 目的：规范四探针测试仪的操作与维修保养工作。

2. 范围：适用于车间内四探针测试仪的操作与维修保养工作。

3. 职责：3.1 负责扩散后方块电阻的测试。

3.2 规范操作，为测试数据规范化提供依据。

3.3 负责发现扩散后硅片质量、工艺异常状况时的反映。

4名词定义：4.1 SDY-4型四探针测试仪5.内容:5.1 仪器介绍：SDY-4型四探针测试仪是根据单晶硅物理测试方法国家标准并参考美国A.S.T.M标准设计的半导体材料电阻率及方块电阻(薄层电阻)测试专用仪器.仪器以大规模集成电路为核心部件,采用平面轻触式开关控制,及各种工作状态LED指示.应用微计算机技术，利用HQ－710E型测量数据处理器，使得测量读数更加直观、快速，整套仪器体积小、功耗低、测量精度高、测试速度快、稳定性好、易操作。

本仪器可满足半导体材料、器件的研究生产单位对材料(棒材、片材)电阻率及扩散层、离子注入层、异型外延层和导电薄膜方块电阻测量的需要。

5.2 仪器电气原理如图（1）所示：电流选档 A/D 显示换相控制图(1)仪器电气原理框图5.3 SDY-4型四探针测量原理如图（2)所示：将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在l、4探针间通以电流I(mA)，2、3探针间就产生一定的电压V(mV)(如图1)。

测量此电压并根据测量方式和样品的尺寸不同，计算样品的电阻率或方块电阻:图（2）直线四探针法测试原理图5.4 仪器面板说明如图（3）所示：SDY-4型四探针测试仪主要由主机（电气测量装置）和测试台组成，两部分独立放置，通过连接线联接。

⑨⑩①②③④⑤⑥⑦⑧图（3）主机前面板说明按键和旋钮说明如下：①---主机数字及状态显示器；②、③、④、⑤---测量电流量程选择按键，共四个量程（0.1mA、1mA、 10mA、 100mA）；⑥---R□/ρ测量选择按键，开机时自动设置在“R□”位；⑦---测量电流方式选择按键，开机时自动设置在“I”（电流）位；⑧---电流换向按键；⑨---电流粗调电位器；⑩---电流细调电位器；5.5 使用方法仪器：首先按照说明连接四探针探头与SDY-4主机，接上电源，再按以下步骤进行操作：5.5.1 开启主电源开关，此时“R□”和“I”指示灯亮，预热约5分钟；5.5.2 估计所测样品方块电阻的范围，按表1选择电流量程，按下②、③、④、⑤中相应的键（如无法估计样品方块电阻的范围，则可以以“0.1mA”量程进行测试，再以该测试值作为估计值按表1选择量程）；方块电阻（Ω/□）电流量程（mA)< 2.5 1002.0—2.5 1020 — 250 1>200 0.1表1方块电阻测量时电流量程选择表5.5.3 放置样品压下探针，使样品接通电流。

RTS-4四探针测试仪技术指标：
测量范围电阻率：0.001～200Ω.cm(可扩展)；方块电阻：0.01～2000Ω/□(可扩展)；电导率：0.005～1000 s/cm；
电阻：0.001～200Ω.cm；
可测晶片直径140mmX150mm(配S-2A型测试台)；200mmX200mm(配S-2B型测试台)；400mmX500mm(配S-2C型测试台)；
恒流源电流量程分为0.1mA、1mA、10mA、100mA四档，各档电流连续可调
数字电压表量程及表示形式：000.00～199.99mV；
分辨力：10μV；
输入阻抗：>1000MΩ；
精度：±0.1% ；
显示：四位半红色发光管数字显示；极性、超量程自动显示；
四探针探头基本指标间距：1±0.01mm；
针间绝缘电阻：≥1000MΩ；
机械游移率：≤0.3%；
探针：碳化钨或高速钢Ф0.5mm；探针压力：5～16 牛顿(总力)；
四探针探头应用参数(见探头附带的合格证)
模拟电阻测量相对误差
( 按JJG508-87进行)
0.1Ω、1Ω、10Ω、100Ω小于等于0.3%±1字
整机测量最大相对误差(用硅标样片：0.01-180Ω.cm测试)≤±5%
整机测量标准不确定度≤5%
计算机通讯接口
并口，高速并行采集数据，连接电脑使用时采集数据到电脑的时间只需要1.5 秒。

连接电脑使用时带自动测量功能，自动选择适合样品测试电流量程；
标准使用环境温度：23±2℃；
相对湿度：≤65%；无高频干扰；
无强光直射；。

KEITHLEY四探针操作手册南开大学硅光电子学与储能实验室四探针操作手册Four-Point Probe Operation | 2011四探针操作说明书Four-Point Probe Operation第1章第2章引言1.目的本说明书主要介绍用四探针法测试薄膜方块电阻及电阻率的原理及具体操作方法。

2.应用范围测量参数：方块电阻，电阻率测量样品：均匀薄膜，均匀薄片方块电阻测试范围：0.01Ω～500MΩ电阻率测试范围：10-5Ω∙cm～103Ω∙cm样品大小：直径>1cm精度：<±5%3.测试设备➢四探针生产厂商：广州四探针有限公司RTS-2型基本指标：间距：1±0.01mm；针间绝缘电阻: ≥1000MΩ；机械游移率: ≤0.3％；探针：碳化钨或高速钢材质，探针直径Ф0.5mm；探针压力：5～16 牛顿(总力)；使用环境：温度:：23±2℃；相对湿度：≤65％；无高频干扰；无强光直射；基本参数：Fsp=0.1探针间距：1.0mm➢数字电压源表生产厂商：KEITHLEY 2400高压源表技术参数：准确度：0.012％功率：20w型号：2400品牌：吉时利测量范围：可选高电压（1100V）或大电流（3A）源/测量（A）KEITHLEY2400通用型源表,最大可测量200V 的电流和1A的电流，输出功率20W.主要特点及优点:设计用于高速直流参数测度2400系列提供宽动态范围：10pA to 10A, 1μV to1100V, 20W to 1000W四象限工作0.012%的精确度，5 1/2 的分辨率可程控电流驱动和电压测量钳位的6位线电阻测量在4 1/2 数位时通过GPIB达1700读数/秒内置快速失败/通过测试比较器可选接触式检查功能数字I/O提供快速分选与机械手连接GPIB, RS-232, 和触发式连接面板TestPoint and LabVIEW驱动第3章原理简述将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在 1、4 探针间通以电流 I(mA)，2、3 探针间就产生一定的电压V(mV)(如图1)。

四探针电阻率测试仪原理与应用SZT——90型数字式四探针测试仪是运用四探针测量原理的多用途综合测量装置，可以测量棒状、块状半导体材料的径向和轴向电阻率，片状半导体材料的电阻率和扩散层方块电阻，换上特制的四端子测试夹还可以对低、中值电阻进行测量。

仪器由集成电路和晶体管电路混合组成，具有测量精度高、灵敏度高、稳定性好，测量范围广，结构紧凑，使用方便的特点，测量结果由数字直接显示。

仪器探头采用宝石导向轴套，与高耐磨合金探针组成具有定位准确，游移率小，寿命长的特点。

本仪器适合于对半导体、金属、绝缘体材料的电阻性能测试。

[实验目的]：1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理；2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法；3、能对给定的物质进行实验，并对实验结果进行分析、处理。

[实验原理]：测试原理：直流四探针法测试原理简介如下：1．体电阻率测量：图 1 四探针测量原理图当1、2、3、4根金属探针排成直线时，并以一定的压力压在半导体材料上，在1、4两处探针间通过电流I，则2、3探针间产生电位差V。

材料的电阻率（ —cm ） （1）式中C 为探针系数，由探针几何位置决定。

当试样电阻率分布均匀，试样尺寸满足半无限大条件时（cm ）（2）式中： 、 、 分别为探针1与2，2与3，3与4之间的间距，当 = = =1 mm 时，C=2π。

若电流取I = C 时，则ρ= V 可由数字电压表直接读出。

（1） 块状和棒状样品体电阻率测量由于块状和棒状样品外形尺寸也探针间距比较，合乎与半无限大的边界条件，电阻率值可以直接由（1），（2）式求出。

（2） 薄片电阻率测量薄片样品因为其厚度与探针间距比较，不能忽略，测量时要提供样品的厚度、形状和测量位的修正系数。

电阻率可由下面公式得出：（3）式中： ——为块形体电阻率测量值——为样品厚度与探针间距的修正函数，可由相关表格查得——为样品形状和测量位置的修正函数。

当圆形硅片的厚度满足W/S<0.5时，电阻率为：（4）2．扩散层的方块电阻测量：当半导体薄层尺寸满足于半无限大平面条件时：（5）若取I =4.53，则R值可由V表中直接读出。

四探针电阻率测试仪检定规程Verification Regulation of Resistivity Measuring Instruments with FourPorope Array Method本检定规程经国家计量局于1987年7月6日批准，并自1988年5月6日起施行。

归口单位：中国计量科学研究院起草单位：中国计量科学研究院本规程技术条文由起草单位负责解释。

本规程主要起草人：鲁效明(中国计量科学研究院)参加起草人：张鸿祥(中国计量科学研究院)李利保(中国计量科学研究院)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。

图11-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-被测样品图21-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。

表1*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)。

RTS-9型双电测四探针测试仪
RTS-9型双电测四探针测试仪采用了四探针双电测组合(亦称双位组合)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，在计算机控制下进行两次电测量，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。

因而每次测量不必知道探针间距、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，从而提高了测量结果的准确度。

所有这些，用目前大量使用的常规四探针测量方法所生产的仪器是无法实现的。

RTS-9双电测四探针软件测试系统是一个运行在计算机上拥有友好测试界面的用户程序。

测试程序在计算机与RTS-9型四探针测试仪连接的状态下，通过计算机的并口实现通讯。

测试程序控制四探针测试仪进行测量并实时采集两次组合模式下的测试数据，把采集到的数据在计算机中加以分析，然后把测试数据以表格，图形直观地记录、显示出来。

用户可对采集到的数据在电脑中保存或者打印以备日后参考和查看，还可以把采集到的数据输出到Excel中，让用户对数据进行各种数据分析
技术指标：。

文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.目录1.概述 (1)2.技术指标 (1)3.测量原理简介 (2)4.仪器面板说明 (4)5.使用方法 (6)6.关于低阻测量 (8)7.关于高阻测量 (8)8.附录A：脱机测量样品基本操作流程 (9)9.附表B：直径修正系数F(D/S)与D/S值的关系 (10)10.附表C：厚度修正系数F(W/S)与W/S值的关系 (11)11.附录D：S-2A探针台探头更换指导 (12)感谢您使用我们的产品！如您是首次使用本仪器，请先详读本说明书，并妥善保留之以备查阅之用。

如有问题，欢迎致电：或登陆:http//1.概述RTS-8型数字式四探针测试仪是运用四探针测量原理的多用途综合测量设备。

该仪器按照单晶硅物理测试方法国家标准并参考美国标准而设计的，专用于测试半导体材料电阻率及方块电阻(薄层电阻)的专用仪器。

仪器由主机、探针测试台、四探针探头、计算机等部分组成，测量数据既可由四探针测试仪主机直接显示，亦可与计算机相连接通过四探针软件测试系统控制四探针测试仪进行测量并采集测试数据，把采集到的数据在计算机中加以分析，然后把测试数据以表格，图形直观地记录、显示出来。

用户可对采集到的数据在电脑中保存或者打印以备日后参考和查看，还可以把采集到的数据输出到Excel中，让用户对数据进行各种数据分析。

仪器采用了最新电子技术进行设计、装配。

具有功能选择直观、测量取数快、精度高、测量范围宽、稳定性好、结构紧凑、易操作等特点。

本仪器适用于半导体材料厂、半导体器件厂、科研单位、高等院校对半导体材料的电阻性能测试。

2. 技术指标2.1 测量范围电阻率：10-4～105Ω.cm；方块电阻：10-3～106Ω/□；电阻：10-4～105Ω；电导率：10-5～104s/cm；可测晶片直径：140mmX150mm (配S-2A型测试台)；200mmX200mm (配S-2B型测试台)；400mmX500mm (配S-2C型测试台)；2.2 恒流源电流量程分为 1μA、10μA、100μA、1mA、10mA、100mA 六档，各档电流连续可调；2.3 数字电压表量程及表示形式：000.00～199.99mV；分辨力：10μV；输入阻抗：＞1000MΩ；精度：±0.1%；显示：四位半红色发光管数字显示；极性、超量程自动显示；2.4 四探针探头基本指标间距：1±0.01mm；针间绝缘电阻: ≥1000MΩ；机械游移率: ≤0.3％；探针：碳化钨或高速钢材质，探针直径Ф0.5mm；探针压力：5～16 牛顿(总力)；2.5 四探针探头应用参数见探头附带的合格证，合格证含三参数项：C：探针系数； F：探针间距修正因子； S：探针平均间距；2.6 模拟电阻测量相对误差（按 JJG508-87 进行）0.01Ω、0.1Ω、1Ω、10Ω、100Ω、1000Ω、10000Ω≤0.3％±１字；2.7 整机测量最大相对误差(用硅标样片:0.01-180Ω.cm 测试)≤±5％；2.8 整机测量标准不确定度≤5％；2.9 外型尺寸（大约）电气主机: 460mm ×320mm ×100mm ； S-2A 型测试台: 190mm ×140mm ×260mm ； S-2B 型测试台: 300mm ×210mm ×400mm ； S-2C 型测试台: 500mm ×400mm ×350mm ；2.10 仪器重量（大约）电气主机: 3.5kg ； S-2A 型测试台: 2kg ； S-2B 型测试台: 2.5kg ； S-2C 型测试台: 4kg ；2.11 标准使用环境温度:：23±2℃； 相对湿度：≤65％； 无高频干扰； 无强光直射；*.注意:使用1μA 量程时，允许有小于1.0nA 的空载电流.最好在相对湿度小于50%时使用。

1.概述RTS-9型双电测四探针测试仪测量原理通过采用四探针双位组合测量技术，将范德堡测量方法推广应用到直线四探针上。

利用电流探针和电压探针的组合变换，进行两次电测量，其最后计算结果能自动消除由样品几何尺寸、边界效应以及探针不等距和机械游移等因素所引起的，对测量结果的不利影响。

因而在测试过程中，在满足基本条件下可以不考虑探针间距、样品尺寸及探针在样品表面上的位置等因素。

这种动态地对以上不利因素的自动修正，显著降低了其对测试结果的影响，从而提高了测量结果的准确度。

其优点是目前广泛使用的常规四探针测量方法根本办不到的。

使用本仪器时，由于不需要人为进行几何边界条件和探针间距的修正，因而对各种形状的簿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以及硅扩散层、离子注入层、异型外延层等半导体器件和液晶玻璃镀膜层、电热膜……等导电膜的方块电阻(或称簿层电阻和面电阻)。

仪器由四探针测试仪主机、探针测试台、四探针探头、计算机等部分组成，通过RTS-9双电测四探针软件测试系统对四探针测试仪主机发出控制指令来获得用户需要的测量数据，主机在接收到指令后按照测量程序进行测量(如四探针头探头电流探针和电压探针的组合变换测量、电流量程切换、采集测量数据回主机等），并把采集到的数据反馈回计算机中加以运算、分析，然后把测试数据以表格，图形直观地记录、显示出来。

用户可对采集到的数据在电脑中保存或者打印以备日后参考和查看，还可以把采集到的数据输出到Excel中，让用户对数据进行各种数据分析。

2.技术指标??????? 测量范围电阻率：10-4－105 Ω.cm；? 方块电阻：10-3－106 Ω/□；??? 电导率：10-5－104 Ω.cm；适合样品厚度：≤ 4.00 mm；可测晶片直径：140mmX150mm（配S-2A型测试台）；??????????????? 200mmX200mm（配S-2B型测试台）；400mmX500mm（配S-2C型测试台）；??????? 恒流源电流量程分为 1μA、10μA、100μA、1mA、10mA、100mA 六档，各档电流连续可调；??????? 数字电压表量程及表示形式：000.00－199.99 mV；??? 分辨力：10μV；输入阻抗：＞1000 MΩ；??精度：±0.1%；显示：四位半红色发光管数字显示；极性、超量程自动显示；??????? 四探针探头基本指标间距：1±0.01mm；针间绝缘电阻: ≥1000 MΩ；机械游移率: ≤0.3％；探针：碳化钨或高速钢材质，探针直径Ф0.5mm；探针压力：5-16 牛顿(总力)；??????? 四探针探头应用参数见探头附带的合格证，合格证含三参数项：C：探针系数； F：探针间距修正因子； S：探针平均间距；???????? 模拟电阻测量相对误差（按 JJG508-87 进行）0.01Ω、0.1Ω、1Ω、10Ω、100Ω、1000Ω、10000Ω≤0.3％±１字；??????? 整机测量最大相对误差（用硅标样片:0.01-180Ω.cm 测试）≤±4；??????? 整机测量标准不确定度≤4；??????? 外型尺寸（大约）电气主机：460mm×320mm×100mm；S-2A型测试台：190mm×140mm×260mm；S-2B型测试台：300mm×210mm×400mm；S-2C型测试台：500mm×400mm×350mm；??????? 仪器重量（大约）电气主机：3.5kg；S-2A型测试台：2kg；S-2B型测试台：2.5kg；S-2C型测试台：4kg；；??????? 标准使用环境温度:：23±2℃；相对湿度：≤65％；无高频干扰；无强光直射；??3.测量原理?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）。

数字式四位探针测试仪一、概述[1],[2]测量电阻最简单的方法就是二点法，即用两个电极接触在试样表面上，然后测量流过两点间的电流和在两电极见产生的电压降。

但是用这种方法不能把金属电极和试样间的接触电阻与试样本身的电阻区分开来，因此其测量结果不够准确。

解决这一难题的可行方法就是四位探针法。

数字式四位探针测试仪是运用四探针测试原理的多用途综合测量装置。

测量系统由四个对称的，等间距的电极（一般上金属钨）构成。

每个电极，另一端由弹簧支撑以减少其尖端对试样表面的损伤。

当由高阻抗的电流源提供的电流流经外侧两个电极时，就可以用电势差计测量内侧两电极间的电势差。

电极间距（s)一般为1mm。

它可以测量片状、块状半导体材料的径向和轴向电阻率，测量扩散层的薄层电阻（亦称方块电阻）。

换上特制的四探针测试夹具，还可以对金属导体的低、中值电阻进行测量。

仪器由主机、测试探头（可选配测试台）等部分组成，测试结果由数码管直接显示。

主机主要由精密恒流源，高分辨率ADC、嵌入式单片机系统组成，自动转换量程。

图1SZT-A四位探针仪示意图仪器具有测量精度高、灵敏度高、稳定性好、智能化程度高、测量简便、结构紧凑、使用方便等特点。

适用于半导体材料厂、半导体器件厂、科研单位、高等院校对半导体材料的电阻性能的测试。

特别适用于要求快速测量中低电阻率的场合。

仪器的工作条件为温度23°C±2°C，相对湿度60%~70%，工作室内应无强电磁场干扰，不与高频设备共用电源。

二、工作原理（a)块状样品体电阻率测量[2]设定电极尖端尺寸为无限小，而被测试样为半无限大。

对于块体试样，其厚度远大于电极距离，即d>>s ，如果假设两外电极所扩展的电流场为半球形分布，则电阻的微分可以由下式给出：⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆A x R d ρ 对内侧电极的电阻进行积分，可以表达为πρπρπρ221122d 2112⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-==⎰s x x x R x x x x 2考虑到外侧电极之间电流的重叠效应，电阻即为I VR 2/=。