KDY1說明書110110

1、KDY-1型四探針電阻率/方阻測試儀 使用說明書1、概述KDY-1型四探針電阻率/方阻測試儀（以下簡稱電阻率測試儀）是用來測量半導體材料（主要是硅單晶、鍺單晶、硅片）電阻率，以及擴散層、外延層、ITO導電薄膜、導電橡膠方塊電阻的測量儀器。它主要由電氣測量部份（簡稱：主機）、測試架及四探針頭組成。本儀器的特點是主機配置雙數字表，在測量電阻率的同時，另一塊數字表（以萬分之幾的精度）適時監(jiān)測全程的電流變化，免除了測量電流/測量電阻率的轉換，更及時掌控測量電流。主機還提供精度為0.05%的恒流源，使測量電流高度穩(wěn)定。本機配有恒流源開關，在測量某些薄層材料時，可免除探針尖與被測材料之間接觸火花的發(fā)生，更

2、好地保護箔膜。儀器配置了本公司的專利產品：“小游移四探針頭”，探針游移率在0.10.2%。保證了儀器測量電阻率的重復性和準確度。本機如加配HQ-710E數據處理器或KDY測量系統(tǒng)，測量硅片時可自動進行厚度、直徑、探針間距的修正，并計算、打印出硅片電阻率、徑向電阻率的最大百分變化、平均百分變化、徑向電阻率不均勻度，給測量帶來很大方便。2、測試儀結構及工作原理測試儀主機由主機板、電源板、前面板、后背板、機箱組成。電壓表、電流表、電流調節(jié)電位器、恒流源開關及各種選擇開關均裝在前面板上（見圖2）。后背板上只裝有電源插座、電源開關、四探針頭連接插座、數據處理器連接插座及保險管（見圖3）。機箱底座上安裝了

3、主機板及電源板，相互間均通過接插件聯(lián)接。儀器的工作原理如圖1所示：測試儀的基本原理仍然是恒流源給探針頭（1、4探針）提供穩(wěn)定的測量電流I（由DVM1監(jiān)測），探針頭（2、3）探針測取電位差V（由DVM2測量），由下式即可計算出材料的電阻率： 厚度小于4倍探針間距的樣片均可按下式計算式中：VDVM2電壓的讀數，mV。 IDVM1電流的讀數，mA。 W被測樣片的厚度值以cm為單位。F（W/S）厚度修正系數，數值可查附錄2。F（S/D）直徑修正系數，數值可查附錄3。 Fsp探針間距修正系數。 Ft溫度修正系數，數值可查附錄1。由于本機中已有小數點處理環(huán)節(jié)，因此使用時無需再考慮電流、電壓的單位問題。如果

4、用戶配置了HQ-710E數據處理器只要置入厚度W、FSP、測量電流I等有關參數，一切計算、記錄均由它代勞了。如果沒有數據處理器（HQ-710E），用戶同樣可以依據上式用普通計算器算出準確的樣片電阻率。對厚度大于4倍探針間距的樣片或晶錠，電阻率可按下式計算：=2SV/I （2）這是大家熟悉的樣品厚度和任一探針離樣品邊界的距離均大于4倍探針間距（近似半無穹大的邊界條件），無需進行厚度、直徑修正的經典公式。此時如用間距S=1mm的探頭，電流I( DVM1)選擇0.628；用S=1.59mm的探頭，電流I( DVM1)選擇0.999，即可從本儀器的電壓表V（DVM2）上直接讀出電阻率。為了 描 述 擴

5、 散 薄 層 的 導 電 性 能 ,引入方塊 電 阻 的 概 念 。我們如果在長為S,寬為T,厚度為W的薄層上測電阻：R = /W R=S/TW =(/W) S/T=R S/T 若使S=T ,即在薄層的一個正方形面積上測電阻: R = R S/T = R從上式可以看出，當S=T時，R= R ， R表示一個正方形薄層的電阻，它與正方形邊長無關，這是取名方塊電阻的緣由。用KDY-1測量方塊電阻時，計算公式為： R = /W = V/I F(S/D) F(W/S)FSP Ft 由于擴散層很薄, 當厚度W趨近于0時,F(W/S) 趨近1，查附錄2. R = V/I F(S/D) FSP Ft由于方塊電

6、阻與正方形邊長無關,當直徑D趨近于無窮大時,F(S/D) 趨近4.532，查附錄3.R = V/I F(S/D) FSP Ft= V/I×4.532× FSP Ft當I=4.532時, R = V FSP Ft所以取I=4.532時,從KDY-1右邊的電壓表(DVM2)上即可直接讀出擴散薄層的方塊電阻R 。 備注： 在測量方塊電阻時 / R 鍵要選擇在R檔 ，僅在電流0.01 mA檔時電壓表最后一位數溢出（其他檔位可以正常讀數），故讀數時需要注意，如電流在0.01 mA檔時電壓表讀數為12345 ，則實際方塊電阻的讀數應該是123450 R 。 3、使用方法（1）主機面板、

7、背板介紹儀器除電源開關在背板外其它控制部分均安裝在面板上，面板的左邊集中了所有與測量電流有關的顯示和控制部份，電流表（DMV1）顯示各檔電流值，電流選擇按鈕供電流選檔用，220V電源接通后儀器自動選擇在常用的1.0mA檔，此時1.0上方的紅色指示燈亮，隨著選擇開關的按動，指示燈在不同的檔位亮起，直選到檔位合適為止。打開恒流源，上方指示燈亮，電流表顯示電流值，調節(jié)粗調旋鈕使前三位數達到目標值，再調細調旋鈕使后兩位數達到目標值。這樣就完成了電流調節(jié)工作，此時我們可以把注意力集中到右邊，面板的右邊集中了所有電壓測量有關的控制部件，電壓表（DMV2）顯示各檔（/R手動/自動）的正向、反向電壓測量值。/

8、R鍵必須選對，否則測量值會相差10倍；同樣手/自動檔也必須選對，否則儀器拒絕工作。后背板上主要安裝的是電纜插座，圖上標得很清楚，安裝時請注意插頭與插座的對位標志。因為在背后容易漏插，松動時不易被發(fā)現，所以安裝必須插全、插牢。（2）使用儀器前將電源線、測試架聯(lián)接線、主機與數據處理器的連接線（如使用處理器）聯(lián)接好，并注意一下測試架上是否已接好探針頭。電源線插頭插入220V座插后，開啟背板上的電源開關，此時前面板上的數字表、發(fā)光二極管都會亮起來。探針頭壓在被測單晶上，打開恒流源開關，左邊的表顯示從1、4探針流入單晶的測量電流，右邊的表顯示電阻率（測單晶錠時）或2、3探針間的電位差。電流大小通過旋轉前

9、面板左下方的兩個電位器旋鈕加以調節(jié)，其它正、反向測量、/R選擇、自動/手動測量都通過前面板上可自鎖的按鈕開關控制。 （3）儀器測量電流分五檔：0.01mA（10A）、0.1mA（100A）、1mA、10mA、100mA，讀數方法如下：在0.01mA檔顯示5位數時：10000 表示電流為：0.01mA（10A）又如在0.01mA檔顯示：06282 即表示電流為：6.28A 在0.1mA檔顯示5位數時：10000 表示電流為：0.1mA（100A）又如在0.1mA檔顯示：04532 表示電流為：45.32A在1mA檔顯示5位數時：10000 表示電流為：1mA又如在1mA檔顯示：06282 表示電

10、流為：0.6282mA同樣在10mA檔顯示：10000 表示電流為：10mA顯示：04532 表示電流為：4.532mA100mA檔顯示：10000 表示電流為：100mA顯示：06282 表示電流為：62.82mA電流檔的選擇采用循環(huán)步進式的選擇方式，在儀器面板上有一個電流選擇按鈕，每按一次進一檔，儀器通電后自動設定在常用的1.0mA檔，如果你不斷地按下“電流選擇”按鈕，電流檔位按下列順序不斷地循環(huán)。1.0mA10mA100mA0.01mA0.1mA1.0mA10mA可以快速找到你所需要的檔位。根據國標GB/T 1552-1995，不同電阻率硅試樣所需要的電流值如下表所示：電阻率，.cm電流

11、,mA推薦的園片測量電流值<0.031001000.030.30<100250.33102.533010.25303000.10.02530030000.010.0025根據ASTM F374-84標準方法測量方塊電阻所需要的電流值如下表所示：方塊電阻電流,mA2.0251020250120025000.12000250000.01（4）恒流源開關是在發(fā)現探針帶電壓觸被測材料影響測量數據（或材料性能）時，再使用，即先讓探針頭壓觸在被測材料上，后開恒流源開關，避免接觸瞬間打火。為了提高工作效率，如探針帶電壓觸單晶對材料及測量并無影響時，恒流源開關可一直處于開的狀態(tài)。 4（5）正、反向

12、測量開關只有在手動狀態(tài)下才能人工操作，在自動狀態(tài)下由數據處理器控制，因此在手動狀態(tài)下正反向開關不起作用時，先檢查手動/自動開關是否處于手動狀態(tài)。相反在使用數據處理器測量材料電阻率時，儀器必須處于自動狀態(tài)，否則數據處理拒絕工作。（6）在使用數據處理器自動計算及記錄時，必須嚴格按照使用說明操作，特別注意輸入數據的位數。有關數據處理器的使用方法請仔細閱讀HQ-710E操作說明。4、使用程序及注意事項 (1)儀器接通電源,經預熱30分鐘后,方可進行測量. (2)儀器如經過劇烈的環(huán)境條件變化或長期不使用,在首次使用時應通電預熱2-3小時. 方可進行測量.(3)在測量過程中應注意電源電壓不要超過儀器的過載

13、允許值,5、日常維護及使用（1）探針頭：因測量時探針針尖經常接觸被測材料，針尖易被沾污，需定時用無水酒精棉球清潔探針針尖，保證探針針尖良好的與被測物體接觸。警告：如需打開探針頭維修，必須按照規(guī)定的步驟操作，不然極易損壞探針頭（2）整機測量精度：整機測量初始精度:1-1000歐姆·厘米3%，在使用過程中因探針針尖不斷壓在被測物體上，會造成探針針尖逐漸變鈍，引起探針間距修正系數在不斷的變化，因此需要定期校準儀器;如整機測量校準樣片時,測量值偏大于4，那么在測量時需要把測量電流降低4，以保證整機的測量精度。（3）故障分析：故障現象排除方式測量時無電流1.用導線或金屬鑷子短路主機探針頭連接線

14、插座中的1,4針，如果短路后儀器無電流顯示，說明儀器主機有故障2.更換探針頭、連接線（探針頭與連接線故障率較高）3.主機上恒流源開關未開，按下恒流源開關即可開電源開關后無顯示檢查保險絲、電源連線測量數值不穩(wěn)1.檢查四探針頭探針針尖是否磨損嚴重，如針尖磨損嚴重需要及時更換探針頭2.檢查被測物體表面或探針針尖是否清潔3.檢查探針壓力是否偏低（探針合力:測棒8N，測片6N，測薄膜4N）4.更換探針頭連接線5.電源干擾（儀器不能與高頻設備或大功率設備共用電源且無任何隔離屏蔽措施）6.將儀器校準頭（選購件）插在儀器后的四芯插座里,檢測是儀器主機故障還是外置部分故障（探針頭、連接線或測試架）.6、主機技術

15、能數（1）測量范圍： 可測電阻率：0.000119000·cm 可測方塊電阻：0.001190000·（2）恒流源： 輸出電流：DC 0.001100mA 五檔連續(xù)可調 量程：0.0010.01mA 0.010.10mA 0.101.0mA 1.010mA 10100mA恒流精度：各檔均低于±0.05%（3）直流數字電壓表： 測量范圍：0199.99mV 靈敏度：10V 基本誤差：±（0.004%讀數+0.01%滿度） 輸入阻抗：1000M（4）測量精度：電器精度：11000歐姆0.3%整機測量精度：11000歐姆·厘米3%（5）供電電源： A

16、C 220V±10% 50/60 Hz 功率：12W（6）使用環(huán)境：溫度：23±2 相對濕度：65%無較強的電場干擾，電源隔離濾波，無強光直接照射（7）重量、體積：主機重量：7.5kg體積：365×380×160（單位：mm 長度×寬度×高度）附錄1.1溫度修正系數表 T = FT 23標稱電阻率.cm溫度 FTºC0.0050.010.11510100.97680.99690.95500.90970.90100.9010120.98030.99700.96170.92320.91570.9140140.98380.9972

17、0.96800.93700.93020.9290160.98730.99750.97470.95020.94500.9440180.99080.99840.98150.96350.96000.9596200.99430.99860.98900.97850.97600.9758220.99820.99990.99620.99270.99200.9920231.00001.00001.00001.00001.00001.0000241.00161.00031.00371.00751.00801.0080261.00451.00091.01071.02221.02401.0248281.00861.

18、00161.01871.03651.04001.0410301.01211.00281.02521.05241.05701.0606注 ： 溫度修正系數表的數據來源于中國計量科學研究院。附錄1.2溫度修正系數表(續(xù)1) T = FT 23 標稱電阻率.cm溫度 FTºC25(17.549.9)75(50.0127.49) 180(127.5214.9)250/500/1000( 215 ) 10 0.90200.90120.90060.8921 12 0.9138 0.9138 0.9140 0.9087 14 0.9275 0.9275 0.9278 0.9253 16 0.942

19、2 0.9425 0.9428 0.9419 18 0.9582 0.9580 0.9582 0.9585 20 0.9748 0.9750 0.9750 0.9751 22 0.9915 0.9920 0.9922 0.9919 23 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 24 1.0078 1.0080 1.0082 1.0083 26 1.0248 1.0251 1.0252 1.0249 28 1.0440 1.0428 1.0414 1.0415 30 1.0600 1.0610 1.0612 1.0581注 ： 溫度修正系數表的數據來源于中國計量科學研究院。附錄2

20、.厚度修正系數F(W/S)為圓片厚度W與探針間距S之比的函數W/S F(W/S)W/S F(W/S)W/S F(W/S) W/S F(W/S)0.40 0.99930.41 0.99920.42 0.99900.43 0.99890.44 0.99870.45 0.99860.46 0.99840.47 0.99810.48 0.99780.49 0.99760.50 0.99750.51 0.99710.52 0.99670.53 0.99620.54 0.99580.55 0.99530.56 0.99470.57 0.99410.58 0.99340.59 0.99270.60 0.99

21、200.61 0.99120.62 0.99030.63 0.98940.64 0.98850.65 0.98750.66 0.98650.67 0.98530.68 0.98420.69 0.98300.70 0.98180.71 0.98040.72 0.97910.73 0.97770.74 0.97620.75 0.97470.76 0.97310.77 0.97150.78 0.96990.79 0.96810.80 0.96640.81 0.96450.82 0.96270.83 0.96080.84 0.95880.85 0.95660.86 0.95470.87 0.95260

22、.88 0.95050.89 0.94830.90 0.94600.91 0.94380.92 0.94140.93 0.93910.94 0.93670.95 0.93430.96 0.93180.97 0.92930.98 0.92630.99 0.92421.0 0.9211.2 0.8641.4 0.8031.6 0.7421.8 0.6852.0 0.6342.2 0.5872.4 0.5462.6 0.5102.8 0.4773.0 0.4483.2 0.4223.4 0.3993.6 0.3783.8 0.3594.0 0.342注：厚度修正系數表的數據來源于國標 GB/T155

23、2-1995 硅、鍺單晶電阻率測定直排四探針法附錄3.直徑修正系數F（S/D）為探針間距S與圓片直徑D之比的函數S/DF2S/DF2S/DF204.53240.0954.20390.193.450.0054.53140.14.17120.1953.40630.014.52840.1054.13740.23.36250.0154.52350.114.10250.213.27490.024.51670.1154.06660.223.18740.0254.5080.124.02970.233.10050.034.49730.1253.9920.243.01420.0354.48480.133.953

24、50.252.92890.044.47040.1353.91420.262.84450.0454.45430.143.87430.272.76130.054.43640.1453.83370.282.67930.0554.41670.153.79260.292.59880.064.39540.1553.75090.32.51960.0654.37240.163.70890.312.44180.074.34790.1653.66640.322.36560.0754.32190.173.62360.332.29080.084.29440.1753.58051/32.26620.0854.26550

25、.183.53720.094.23530.1853.4937 當S/D=無窮小時，F（S/D）=3.14/ln2=4.5324， 當S/D=1/3（極端情況）時，F(S/D)=3.14/2ln2=2.2662注：直徑修正系數表的數據來源于國標 GB/T1552-1995 硅、鍺單晶電阻率測定直排四探針法例如硅片厚度是0.2mm ，探針間距S=1.00mm，硅片直徑100mm，FSP探針間距修正系數：這個系數每個探針頭的都不一樣，這里就假設為1厚度修正系數W/S0.2/1=0.2查表最小為 F(0.4)0.9993，那么F(0.2)約=1直徑修正系數S/D1/100=0.01查表F(0.01)=

26、4.5284=V/I×W×F(W/S)×F(S/D)×FSP為了讓電壓值等于電阻率讓電流IW×F(W/S)×F(S/D)×FSP0.02×1×4.528×1=0.09056（式中厚度單位是cm）這樣電流就可以和后面的修正系數約掉就剩=V，儀器的小數點本身已經考慮好了小數點的移位問題，所以可以直接讀電阻率的也就是每次測之前先測圓片的厚度和直徑，再計算出電流，再把儀器的測試電流調到0.09056安培，測出的電壓值就是電阻率一般單位硅片規(guī)格基本一致的，所以實際使用時電流基本不用老調的也就等于電流表顯示

27、906顯示10001相當于1.0001，那么0.0906在電流表顯示就是906如果不知道電阻率，那么通過換不同的電流，看看那檔電壓表能最少有三位數顯示就選那檔我們電阻率在1-3之間，那么一般是10mA檔或1mA檔正常使用是每天開機前校準儀器的，如果測標準硅片結果有偏差，比如說1.00,實際測出是1.10，那么通過減小標稱電流使電壓表顯示為1.00，計算出相差的%比，以后測這個電阻率范圍的產品都算上這個系數就可以了 8附件：KD探針頭安裝說明一、接插件使用說明：插入時：請將箭頭對，手拿插頭的尾部附件，稍向前推，聽見“卡嚓”聲響，表示連接完成并已鎖緊；拔出時：手握插頭中部滾花部位往外一拔即可。特別

28、注意：所用接插件為拔插式（帶自鎖），接入或拔出時切勿用手旋轉插頭或裝在探頭上的插座，否則會擰斷內部引線。二、安裝說明：如您準備安裝在套筒內徑為26的測試架上，可將探頭尾部的屏蔽線先穿入套筒，并從頂部的小孔中穿出，后將尾部直接插入套筒，擰緊帶螺紋的套環(huán)即可。 附件：探針頭拆裝操作說明書一、概述本公司生產的測試探針頭屬貴重精密儀器，探針是用耐磨的硬質合金制造而成，經久耐用，但比較脆，千萬不要碰撞晶體或摔到地上。此探針頭各零部件的聯(lián)接多采用螺紋與焊接聯(lián)接，內部結構復雜，零部件細小，拆裝方式不正確的話很容易對探針頭造成損壞，從而不能正常工作。為便于您在使用過程中碰到測量異常情況時拆裝探針頭以判斷及維護，避免損壞探針頭，以下將向您具體說明本公司探針頭的正確拆裝方法。二、目的方便用戶在使用過程中碰到測量異常情況時拆裝探針頭以自行判斷及維護，避免損壞探針頭，確保探針頭正常工作。三、適用范圍昆德公司生產的所有測試探針頭