認(rèn)識(shí)方塊電阻成員：魏帥 柏壯壯 姜文勇?1.方塊電阻的定義 2.方塊電阻的測(cè)量??3.影響方塊電阻大小的因素4.擴(kuò)散過程中方塊電阻的異常狀況和解決方案?（一）、什么是方塊電阻？方塊電阻，簡(jiǎn)稱方阻，又稱膜電阻，指一個(gè)正方形的薄膜 導(dǎo)電材料邊到邊“之”間的電阻，方塊電阻的大小與樣品尺 寸無關(guān)，僅與導(dǎo)電膜的厚度有關(guān)。我們知道一個(gè)均勻?qū)w的電阻R正比于導(dǎo)體的長(zhǎng)度L，反比于導(dǎo)體的截面 積S。如果這個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)寬為W、厚度為d的薄層，則 R=ρL/dW=（ρ/d）（L/W） 可以看出，這樣一個(gè)薄層的電阻與（L/W）成正比，比例系數(shù)為（ρ/d）。 這 個(gè) 比 例 系 數(shù) 就 叫 做 方 塊 電 阻 ， 用 R □ 表 示： R□=ρ/d R= R□（L/W） R□的單位為歐姆，通常用符號(hào)Ω/□表示。從上式可以看出，當(dāng)L=W時(shí)有 R= R□，這時(shí)R□表示一個(gè)正方形薄層的電阻，它與正方形邊長(zhǎng)的大小無 關(guān)，這就是取名方塊電阻的原因。（二）、方塊電阻的測(cè)量1.四探針法測(cè)方阻 方塊電阻一般采用雙電測(cè)四探針來測(cè)量，測(cè)量裝置如圖3-4所 示。四根由鎢絲制成的探針等間距地排成直線，彼此相距為 s(一般為幾個(gè)mm)。測(cè)量時(shí)將針尖壓在薄膜樣品的表面上，外 面兩根探針通電流I(一般選取0.5~2mA)，里面的兩探針用來 測(cè)量電壓V方塊電阻，通常利用電位差計(jì)測(cè)量。

圖3-4 雙電測(cè)電四探針測(cè)試裝置當(dāng)被測(cè)樣品的長(zhǎng)度和寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于探針間距，薄膜方塊電阻 具體表達(dá)式為： ?即薄膜的方塊電阻和外側(cè)探針通電流后在內(nèi)探針處產(chǎn)生的電 位差大小有關(guān)。如果樣品的線度相對(duì)探針間距大不多時(shí)，上 式中的系數(shù) c 必須加以適當(dāng)?shù)男拚拚蹬c被測(cè)樣品的形 狀和大小有關(guān)。 C=4.53影響探頭法測(cè)試方阻精度的因素（1）要求探頭邊緣到材料邊緣的距離大大于探針間距，一般要求10倍以上。 （2）要求探針頭之間的距離相等，否則就要產(chǎn)生等 比例測(cè)試誤差。 （3）理論上講探針頭與導(dǎo)電薄膜接觸的點(diǎn)越小越好。 但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，因針狀電極容易破壞被測(cè)試的導(dǎo)電 薄膜材料，所以一般采用圓形探針頭。實(shí)際測(cè)量中需要注意的問題（1）如果被測(cè)導(dǎo)電薄膜材料表面上不干凈，存在 油污或材料暴露在空氣中時(shí)間過長(zhǎng)，形成氧化層， 會(huì)影響測(cè)試穩(wěn)定性和測(cè)試精度。在測(cè)試中需要引 起注意。 ? （2）如探頭的探針存在油污等也會(huì)引起測(cè)試不穩(wěn)， 此時(shí)可以把探頭在干凈的白紙上滑動(dòng)幾下擦一擦 可以了。 ? （3）如果材料是蒸發(fā)鋁膜等，蒸發(fā)的厚度又太薄 的話，形成的鋁膜不能均勻的連成一片，而是形 成點(diǎn)狀分布，此時(shí)方塊電阻值會(huì)大大增加，與通 過稱重法計(jì)算的厚度和方阻值不一樣，因此，此 時(shí)就要考慮到加入修正系數(shù)。

?（4）上面介紹的測(cè)量方法適用于批量測(cè)試方塊電阻，假如是做研究， 還需要遮光，最好用施美樂博的無接觸掃描型測(cè)試，可精確 反應(yīng)面內(nèi)各區(qū)域的方阻情況。2.銅棒測(cè)方阻?可不可以用萬用表電阻檔直接測(cè)試圖一所示的材 料呢？不可以的，因萬用表的表筆只能測(cè)試點(diǎn)到 點(diǎn)之間的電阻，而這個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)之間的電阻不表示 任何意義。如要測(cè)試方阻，首先我們需要在A邊和 B邊各壓上一個(gè)電阻比導(dǎo)電膜電阻小得多的圓銅棒， 而且這個(gè)圓銅棒光潔度要高，以便和導(dǎo)電膜接觸 良好。?這樣我們就可以通過用萬用表測(cè)試兩銅棒之間 的電阻來 測(cè)出導(dǎo)電薄膜材料的方阻。如果方阻值比較小，如在幾個(gè) 歐姆以下，因?yàn)榇嬖诮佑|電阻以及萬用表本身性能等因素， 用萬用表測(cè)試就會(huì)存在讀數(shù)不穩(wěn)和測(cè)不 準(zhǔn)的情況。這時(shí) 就需要用專門的用四端測(cè)試的低電阻測(cè)試儀器，如毫歐計(jì)、 微歐儀等。測(cè)試方法如下：用四根光潔的圓銅棒壓在導(dǎo)電 薄膜上，如圖二所示。四根銅棒用 A、 B、C、 D表示，它們上面焊有導(dǎo)線接 到毫歐計(jì)上，我們使BC之間的距離L等于導(dǎo)電薄膜的 寬度 W ，至于 AB 、 CD 之間的距離沒有要求，一般在 10--20mm就可以了，接通毫歐計(jì)以后，毫歐計(jì)顯示 的阻值就是材料的方阻值。

這種測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)是：（1）用這種方法毫歐計(jì)可以測(cè)試到幾百毫歐，幾 十毫歐，甚至更小的方阻值。 ? （2）由于采用四端測(cè)試，銅棒和導(dǎo)電膜之間的接 觸電阻，銅棒到儀器的引線電阻，即使比被測(cè)電 阻大也不會(huì)影響測(cè)試精度。 ? （3）測(cè)試精度高。由于毫歐計(jì)等儀器的精度很高， 方阻的測(cè)試精度主要由膜寬W和導(dǎo)電棒BC之間的距 離L的機(jī)械精度決定，由于尺寸比較大，這個(gè)機(jī)械 精度可以做得比較高。在實(shí)際操作時(shí)，為了提高 測(cè)試精度和為了測(cè)試長(zhǎng)條狀材料， W 和 L 不一定相 等，可以使 L比 W 大很多，此時(shí)方阻 Rs=Rx*W/L,Rx 為毫歐計(jì)讀數(shù)。?（三）、影響方塊電阻大小的因素1.溫度：溫度的高低，將決定硅片表面雜質(zhì)濃度的高低和 PN 結(jié)的結(jié)深。 2.時(shí)間：通源時(shí)間、驅(qū)入時(shí)間。 3.小N2：流量的多少。 4.源瓶的溫度：決定瓶?jī)?nèi)的蒸汽壓，溫度越高，揮發(fā)性能越 大。 5.氧氣的流量：影響到三氯氧磷的反應(yīng)程度和PSG的厚度，進(jìn) 而影響到磷的擴(kuò)散。6.其他因素：設(shè)備秘密性、硅片電阻率及表面潔凈狀況、源 瓶?jī)?nèi)三氯氧磷的多少。? 擴(kuò)散過程中方塊電阻的異常狀況和解決方案

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