四探针实验指导书
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实验七 四探针测试半导体薄膜的电阻率
SB118 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。
一、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。
式中，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
1．四探针测量半导体薄膜电阻率的基本原理？ 2．不同的测试量程对测试准确性的影响？ 3．分析讨论不同形状样品电阻率测量的准确程度？
六．附录 测量电阻方块电阻时，可以按表 1 所示的电压电流量程进行选择。
表 1 电阻及薄层电阻测量时电压电流量程选择
电流(mA) 电阻值 电压(mv) 100 mA 10 mA 1 mA 0.1 mA 0.01 mA
表 2 测量电阻率所要求的电流值
电阻率范围（Ω*cm） < 0.01
0.08 ~ 0.6 0.4 ~ 60 40 ~ 1200 > 100
电流挡（mA） 100 10 1 0.1 0.01
表 3 电阻率测量时推荐的Biblioteka 流电压量程选择电压(mV)
电阻率(Ω-cm)
0.2
电流(mA)
2
20
200
2V
100 mA
10 mA
1 mA
1~20
10~50
0.1 mA
50~200
0.01 mA
0.2V
2V
20V
200V
2V
2 mΩ 20 mΩ 200 mΩ
2Ω 20 Ω
20 mΩ 200 mΩ
2Ω 20 Ω 200 Ω
200 mΩ 2Ω 20 Ω
200 Ω 2 KΩ
2Ω 20 Ω 200 Ω 2 kΩ 20 KΩ
20 Ω 200 Ω 2 KΩ 20 KΩ 200 KΩ
测量电阻率时，样品的范围和应选择的电流范围见表 2 所示。根据国家标准， 仪器性能，从保证测试精度考虑，在电阻率测试时，推荐用户采用表 3 所示电流 电压量程较适合。
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（3-4），（3-5）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：
式中： ——为块形体电阻率测量值
（3-6）
——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：
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：
（3-7）
若取 I =4.53，则 R 值可由 V 表中直接读出。
（3-8）
将电源开关置于开启位置，数字显示、仪器通电预热半小时（仪器作校准考 核时 0.2mv 电压量程应预热一小时）。电阻率、方块电阻、电阻测量如下： 使探头接触到样品，功能开关置于“测量”拨动电流量程开关与电压量程开关，置 于样品测量所适应的电流、电压量程范围及调节到适合的电流值，调节粗调和细 调和细调调零，使数字显示为“0000”，按下电流开关，由数字显示板和单位显示 灯直接读出测量值和单位，如果数字显示熄灭只剩下“-1”或“1”，则测量数值已超 过此电压量程，应将电压量程拨到更高挡。读数后退出电流开关，数字显示将恢 复到零位，否则应重新测量，在仪表处于高灵敏电压挡时更要经常检查零位，再 将极性开关拨至下方（负极性），按下电流开关，从数字显示板和单位显示灯可 以读出负极性的测量值，将两次测量得的电阻率值取平均，即为样品在该处的电 阻率值。 五．思考题
SB118 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。
一、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。
式中，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
1．四探针测量半导体薄膜电阻率的基本原理？ 2．不同的测试量程对测试准确性的影响？ 3．分析讨论不同形状样品电阻率测量的准确程度？
六．附录 测量电阻方块电阻时，可以按表 1 所示的电压电流量程进行选择。
表 1 电阻及薄层电阻测量时电压电流量程选择
电流(mA) 电阻值 电压(mv) 100 mA 10 mA 1 mA 0.1 mA 0.01 mA
表 2 测量电阻率所要求的电流值
电阻率范围（Ω*cm） < 0.01
0.08 ~ 0.6 0.4 ~ 60 40 ~ 1200 > 100
电流挡（mA） 100 10 1 0.1 0.01
表 3 电阻率测量时推荐的Biblioteka 流电压量程选择电压(mV)
电阻率(Ω-cm)
0.2
电流(mA)
2
20
200
2V
100 mA
10 mA
1 mA
1~20
10~50
0.1 mA
50~200
0.01 mA
0.2V
2V
20V
200V
2V
2 mΩ 20 mΩ 200 mΩ
2Ω 20 Ω
20 mΩ 200 mΩ
2Ω 20 Ω 200 Ω
200 mΩ 2Ω 20 Ω
200 Ω 2 KΩ
2Ω 20 Ω 200 Ω 2 kΩ 20 KΩ
20 Ω 200 Ω 2 KΩ 20 KΩ 200 KΩ
测量电阻率时，样品的范围和应选择的电流范围见表 2 所示。根据国家标准， 仪器性能，从保证测试精度考虑，在电阻率测试时，推荐用户采用表 3 所示电流 电压量程较适合。
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（3-4），（3-5）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：
式中： ——为块形体电阻率测量值
（3-6）
——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：
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：
（3-7）
若取 I =4.53，则 R 值可由 V 表中直接读出。
（3-8）
将电源开关置于开启位置，数字显示、仪器通电预热半小时（仪器作校准考 核时 0.2mv 电压量程应预热一小时）。电阻率、方块电阻、电阻测量如下： 使探头接触到样品，功能开关置于“测量”拨动电流量程开关与电压量程开关，置 于样品测量所适应的电流、电压量程范围及调节到适合的电流值，调节粗调和细 调和细调调零，使数字显示为“0000”，按下电流开关，由数字显示板和单位显示 灯直接读出测量值和单位，如果数字显示熄灭只剩下“-1”或“1”，则测量数值已超 过此电压量程，应将电压量程拨到更高挡。读数后退出电流开关，数字显示将恢 复到零位，否则应重新测量，在仪表处于高灵敏电压挡时更要经常检查零位，再 将极性开关拨至下方（负极性），按下电流开关，从数字显示板和单位显示灯可 以读出负极性的测量值，将两次测量得的电阻率值取平均，即为样品在该处的电 阻率值。 五．思考题
